一种废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法技术

技术编号:18447945 阅读:27 留言:0更新日期:2018-07-14 11:36
本发明专利技术涉及一种废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法,属于废旧电池回收技术领域。为了解决现有的金属元素回收率低的问题,提供一种废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法,该方法包括将废旧三元锂离子动力电池进行拆解后收集电池的正极物料粉末;将正极物料粉末采用含有生物有机酸和生物类黄酮的混合液进行预处理,过滤,收集滤液;将收集的滤液进行选择性沉淀处理,回收至少一种金属元素。本发明专利技术能够有效的清除和分解正极材料中的粘结剂成分,使金属元素能够有效的被分离溶出,实现有效的提高溶出率的效果,保证后续这些金属元素的回收效果。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法
本专利技术涉及一种废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法,属于废旧电池回收

技术介绍
锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、三元材料等。而由于三元材料的优异性能,使其在电池应用领域得到了广泛的推广。三元锂离子动力电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)三元正极材料的锂电池,尤其是近年来电动汽车的不断发展,三元锂离子动力电池在汽车领域中得到了广泛的应用。但是,由于一般的锂离子电池的使用寿命大多只能达到1-3年的时间,而随着电动汽车的大力发展,废旧的动力电池也呈现爆发式的增长状态。然而,废旧的锂离子电池含有多种有害物质,如有机溶剂、重金属和有毒气体等,如果不加以回收利用,则会产生大量的环境污染。因此,如何经济有效的回收、处理这些废旧的动力电池是目前整个电池行业以及整个汽车行业需要思考的问题。目前,对于废旧锂离子电池的回收过程中最有价值的是对锂离子电池中钴、镍、锰和锂等的回收。但是,由于现有的三元锂离子电池正极材料复杂,含有镍、钴、锰和锂等元素,导致后续的分离和提纯过程变得复杂,使得到的金属产品纯度不高;另外,由于处理过程中前期对金属元素的分离不完全,导致部分金属元素的回收率较差。如中国专利申请(公开号:CN107275702A)公开了一种废旧三元电池的回收方法,包括将废旧三元电池拆解后取正极极片洗涤,然后进行高温处理;将高温处理后的正极极片粉碎,再置于有机酸溶液体系中反应得到反应液,有机酸溶液体系包含苹果酸、琥珀酸、抗坏血酸和双氧水,再加萃取液进行萃取,其中,萃取液采用煤油和磷酸三丁酯,分离出萃取液后加入无机酸充分震荡后,分离出无机酸溶液,加入饱和碳酸钠溶液,得到沉淀物碳酸锂。其处理过程过于复杂,且需经过高温处理,不利于安全生产,同时,其也只能回得三元锂电池中的锂离子,不能更完全的回收钴、镍和锰等金属元素。
技术实现思路
本专利技术针对以上现有技术中存在的缺陷,提出一种废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法,解决的问题是如何提高正极材料中金属元素的回收率。本专利技术的目的是通过以下技术方案得以实现的,一种废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法,该方法包括以下步骤:A、将废旧三元锂离子动力电池进行拆解后收集电池的正极物料粉末;B、将正极物料粉末采用含有生物有机酸和生物类黄酮的混合液进行预处理,过滤,收集滤液;C、将收集的滤液进行选择性沉淀处理,回收至少一种金属元素;所述金属元素选自钴、锰、镍和锂中的一种或几种。本专利技术通过采用生物有机酸和生物类黄酮的混合液的协同作用,能够有效的清除和分解正极材料中的粘结剂成分,使正极活性材料与金属集流体之间更完全的剥离,使金属元素能够有效的被分离溶出,更充分的游离在混合液,避免粘结剂包裹金属元素而使回收率降低;同时,更重要的是,通过加入生物类黄酮是能够与其中的Na和K等元素结合,提高溶液对钴、镍、锰和锂等金属元素的溶解量,且采用生物类黄酮能够与钴、镍、锰等金属离子之间具有一定的络合能力,提高对这些金属元素的溶出能力,达到更好的溶解效果,实现有效的提高溶出率,保证后续这些金属元素的回收效果。且采用本专利技术的混合液处理,无需在前期进行高温处理,大大的提高了回收的安全性和降低能耗,有利于工业化回收。在上述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法中,作为优选,步骤B中所述生物类黄酮选自黄酮醇类和/或黄烷酮类。所述黄酮醇类选自槲皮素和芸香素中的一种或几种;所述黄烷酮类选自橘红素、川陈皮素、橙皮苷和柚皮苷中的一种或几种。具有很好的水溶性,具有毒性低的效果,且能够与钴、镍、锰和锂等金属元素之间形成络合作用,从而能够提高溶液对金属离子的溶解量,使更好的溶出这些金属元素。作为进一步的优选,所述生物类黄酮选自槲皮素、橘红素和橙皮苷的混合物,能够更充分的浸出金属元素,使整体回收率达到98%以上,一般最好使槲皮素、橘红素和橙皮苷的质量比为1:0.2~0.4:0.5~0.7。在上述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法中,作为优选,步骤B中所述生物有机酸选自枸椽酸、酒石酸、草酸、苹果酸、抗坏血酸、芳香族有机酸、柠檬酸、乳酸、醋酸、葡萄糖酸、苹果酸、曲酸、甲叉丁二酸、酮戊二酸、丙酸、琥珀酸、抗坏血酸、水杨酸、赤霉酸和长链二元酸中的一种或几种,其中,上述的芳香族有机酸如苯甲酸、水杨酸、咖啡酸等均可。能够有效的使正极物料中的金属元素被提取和溶出,提高溶出率,保证回收率;同时,采用的生物有机酸均没有过强腐蚀性,对环境的危害性少,有利于减少对环境的污染和成本低的效果。在上述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法中,作为优选,步骤B中所述混合液中还添加有双氧水,且所述双氧水的加入量为混合液质量的3%~5%。有利于提高金属元素的浸出能力,使正极物料中的金属元素更充分的得到溶出,提高回收率的效果。在上述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法中,作为优选,步骤B中所述预处理的温度为70℃~回流温度。通过在一定的温度条件下采用有机酸和生物酮类混合液处理,能够更好的清除和分解粘结剂成分,有利于过滤分离,使金属元素能够得到充分的回收利用。作为进一步的优选,所述预处理的温度为80℃~100℃。在上述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法中,作为优选,步骤A中所述预处理过程中采用超声处理,且所述超声处理的频率为50kHz~70kHz。能够提高金属元素的溶解浸出率,进一步保证更充分的回收金属元素以及更完全的使金属元素溶解浸出。在上述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法中,作为优选,步骤C中所述金属元素选自钴、锰、镍和锂中的一种或几种。一般三元锂离子电池中的金属元素主要有上述几种元素,因此,为了回收需要的金属元素,可能选择性的选取上述的金属元素进行回收。当然,最好将上述元素均进行分次回收处理,提高金属元素的回收利用率,又能够减少重金属等对环境的污染,有利于环境保护。在上述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法中,作为优选,步骤C中所述选择性沉淀处理具体包括向滤液中加入草酸,调节体系的pH值为1.3~1.7,使形成二水草酸钴沉淀,过滤回收二水草酸钴沉淀物,收集剩余溶液得过滤液一。通过使在该pH值的范围内,能够更好的将钴元素和草酸反应生成二水草酸钴沉淀物,进行回收利用,且回收率率,且形成的沉淀物基本不会带入其它的成分,具有纯度高的效果。更进一步的优选,使所述调节体系的pH值为1.5左右,具有更好的析出能力和使沉淀物具有高纯度的效果。在上述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法中,作为优选,还包括向过滤液一中加入可溶性碳酸盐,并调节体系的pH值为7.2~7.8,使形成碳酸锰沉淀,过滤回收碳酸锰沉淀物,收集剩余溶液得过滤液二。能够形成高纯度的碳酸锰沉淀物,避免其它沉淀物的产生,使回收的碳酸锰具有较好的纯度质量。这里的可溶性碳酸盐如碳酸钠或碳酸钾等,当然,也可以采用饱和的可溶性碳酸盐溶液。在上述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法中,作为优选,还包括向过滤液二中继续加入可溶性碳酸盐,并调节体系的pH值为8.7~9.3,使形成碳酸镍沉淀,过滤回收碳酸镍沉淀物,收集剩余溶液得过滤液三。使能够更好的分离出碳酸镍沉淀物,提高镍本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:A、将废旧三元锂离子动力电池进行拆解后收集电池的正极物料粉末;B、将正极物料粉末采用含有生物有机酸和生物类黄酮的混合液进行预处理,过滤,收集滤液;C、将收集的滤液进行选择性沉淀处理,回收至少一种金属元素;所述金属元素选自钴、锰、镍和锂中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:A、将废旧三元锂离子动力电池进行拆解后收集电池的正极物料粉末;B、将正极物料粉末采用含有生物有机酸和生物类黄酮的混合液进行预处理,过滤,收集滤液;C、将收集的滤液进行选择性沉淀处理,回收至少一种金属元素;所述金属元素选自钴、锰、镍和锂中的一种或几种。2.根据权利要求1所述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法,其特征在于,步骤B中所述生物类黄酮选自黄酮醇类和/或黄烷酮类;所述黄酮醇类选自槲皮素和芸香素中的一种或几种;所述黄烷酮类选自橘红素、川陈皮素、橙皮苷和柚皮苷中的一种或几种。3.根据权利要求1所述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法,其特征在于,步骤B中所述生物有机酸选自枸椽酸、酒石酸、草酸、苹果酸、抗坏血酸、芳香族有机酸、柠檬酸、乳酸、醋酸、葡萄糖酸、苹果酸、曲酸、甲叉丁二酸、酮戊二酸、丙酸、琥珀酸、抗坏血酸、水杨酸、赤霉酸和长链二元酸中的一种或几种。4.根据权利要求1所述废旧三元锂离子动力电池中金属元素的回收方法,其特征在于,步骤B中所述生物有机酸与生物类黄酮的质量比为90:10~99:1;所述正极物料粉末与混合液的比例为50g/L~300g/L;所述混合液中生物有机酸的含量为50g/L~500g/L。5.根据权利要求1或2或3或4所述废旧三元锂离子动...

【专利技术属性】
技术研发人员:鲍添增赵欣宁
申请(专利权)人:浙江衡远新能源科技有限公司山东衡远新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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