一种锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺，包括如下步骤：S1、拆解和剪切：先将废旧锂电池进行集中收集，将收集的废旧锂电池进行拆解，拆解电池后得到的正极片主要由铝箔、有机粘结剂和钴酸锂构成，然后将剥离开的正极片钴锂膜剪成约2平方厘米的大小，涉及锂电池废料回收技术领域。该锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺，可大大提高了提取效果，实现了对锂电池废料中的金属离子进行充分高效的提取回收，很好的达到了在同一萃取装置内的进行多次萃取反应来提高萃取效率的目的，很好的避免了锂电池废料中锂钴金属浪费的情况发生，从而达到了节约资源和稀有金属回收利用的目的。

A Leaching and Recovery Process of Metals from Lithium Ion Battery Positive Waste

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺
本专利技术涉及锂电池废料回收
，具体为一种锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺。
技术介绍
锂离子电池是具有一系列优良性能的绿色电池，问世10多年以来，己被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等民用及军事应用领域，但其寿命大约只有3年左右，随着锂离子电池的广泛应用，已大量进入失效、回收阶段，如何回收废旧锂离子电池和资源化循环利用已成为社会普遍关注的问题，回收处理废旧锂离子电池不仅可以解决废旧电池所带来的一系列环境问题，而且对电池中有色金属进行了回收利用，能有效缓解资源的紧缺，我国是钴资源极为缺乏的国家，一直长期依赖从民主刚果、南非和摩洛哥等非洲国家进口钴精矿等弥补国内缺口.而锂离子电池中钴的质量分数约为15％.远高于钴矿山的可开发品位.且原料相对集中.随着矿产资源这种不可再生资源的耗竭，有色金属今后的重点将转向废弃物中有色金属的回收利用，废旧电池就是其中一个重要来源，废旧锂离子电池含有大量的钴铜等紧缺有色金属元素和六氟磷酸锂等有毒有害物质必须对其进行资源化回收及无害化处理。目前在对锂离子电池正极材料内的钴和锂进行基础和回收过程中，大多是直接通过萃取剂进行萃取，然而，这样的提取方式提取效果较差，不能实现对锂电池废料中的金属离子进行充分高效的提取回收，无法达到在同一萃取装置内的进行多次萃取反应来提高萃取效率的目的，不能很好的避免锂电池废料中锂钴金属的浪费，从而无法达到节约资源和稀有金属回收利用的目的。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺，解决了现有的提取方式提取效果较差，不能实现对锂电池废料中的金属离子进行充分高效的提取回收，无法达到在同一萃取装置内的进行多次萃取反应来提高萃取效率的目的，不能很好的避免锂电池废料中锂钴金属的浪费，从而无法达到节约资源和稀有金属回收利用目的的问题。(二)技术方案基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺，包括如下步骤：S1、拆解和剪切：先将废旧锂电池进行集中收集，将收集的废旧锂电池进行拆解，拆解电池后得到的正极片主要由铝箔、有机粘结剂和钴酸锂构成，然后将剥离开的正极片钴锂膜剪成约2平方厘米的大小，可得到含有铜锰钴镍锂氧化物的正极材料；S2、NMP浸泡正极材料：将S1剪切得到的正极材料放入有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中，在100℃下加热并磁力搅拌，0.5-Ih后，钴酸锂和石墨的黑色混合粉末与铝箔能完全脱离，取出铝箔，使用真空抽滤将黑色粉末和有机溶剂分开，待有机溶剂N-甲基吡咯烷酮完全饱和后；S3、钴酸锂粉末的浸出：洗涤S2预处理操作中得到的黑色粉末钴酸锂、石墨和少量的粘结剂，然后通过干燥机进行快速干燥1-2h，干燥完成后，将黑色混合粉末投入三口烧瓶中，加入2-3mol/L的硫酸和30％-40％的双氧水，在80℃的水浴中搅拌使其发生还原浸出反应，得到待萃取分离的浸出液；S4、P204萃取除杂：向S3中得到的浸出液加入浓度为25％-30％的P204萃取剂和25％-30％的磺化煤油稀释剂，并且调节萃取平衡pH值为2.6-3，混合搅拌1-2h可很好的除去浸出液中的杂质离子；S5、P507萃取分离钴锂离子：向S4中得到的浸出液加入浓度为25％-30％的P507萃取剂和25％-30％的磺化煤油稀释剂，并且调节萃取平衡pH值为5.5-6，在振荡器上混匀时间达到25-30s后，萃取率趋于平衡，故后续实验的混合时间均选择为30-40s，以保证萃取操作的完全平衡，三级萃取操作后，钴离子的萃取率能达到99.94％基本能将浸出液中的钴离子完全回收，在电化学性能方面的应用中，氯化钴是优于硫酸钴的，考虑到产品的应用，采用2mol/L的盐酸溶液来反萃富钴有机相，可得到的产品为氯化钴溶液。优选的，所述步骤S2中每100mL的N-甲基吡咯烷酮中约能处理70g钴锂膜。优选的，所述步骤S4和S5中的萃取剂P204和萃取剂P507属于酸性萃取剂，其对各种金属阳离子的萃取平衡pH值都不同.根据此特性，实验通过控制水相中不同的pH值来实现金属离子的萃取分离。优选的，所述步骤S3中的钴和锂的浸出率在10min内即可达到90％以上，15min后可达95％以上，90min后锂和钴可以完全进入酸浸出液，酸浸出后溶液呈紫红色，有少量的不溶渣，渣呈黑色胶状，为正极材料中的粘结剂和碳粉等。(三)有益效果本专利技术提供了一种锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺。具备以下有益效果：该锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺，通过在包括如下步骤：S1、拆解和剪切：先将废旧锂电池进行集中收集，将收集的废旧锂电池进行拆解，S2、NMP浸泡正极材料：将S1剪切得到的正极材料放入有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中，在100℃下加热并磁力搅拌，S3、钴酸锂粉末的浸出：洗涤S2预处理操作中得到的黑色粉末钴酸锂、石墨和少量的粘结剂，S4、P204萃取除杂：向S3中得到的浸出液加入浓度为25％-30％的P204萃取剂和25％-30％的磺化煤油稀释剂，S5、P507萃取分离钴锂离子：向S4中得到的浸出液加入浓度为25％-30％的P507萃取剂和25％-30％的磺化煤油稀释剂，可大大提高提取效果，实现了对锂电池废料中的金属离子进行充分高效的提取回收，很好的达到了在同一萃取装置内的进行多次萃取反应来提高萃取效率的目的，很好的避免了锂电池废料中锂钴金属浪费的情况发生，从而达到了节约资源和稀有金属回收利用的目的。具体实施方式下面将对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提出了一种锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺，包括如下步骤：S1、拆解和剪切：先将废旧锂电池进行集中收集，将收集的废旧锂电池进行拆解，拆解电池后得到的正极片主要由铝箔、有机粘结剂和钴酸锂构成，然后将剥离开的正极片钴锂膜剪成约2平方厘米的大小，可得到含有铜锰钴镍锂氧化物的正极材料；S2、NMP浸泡正极材料：将S1剪切得到的正极材料放入有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中，在100℃下加热并磁力搅拌，0.5-Ih后，钴酸锂和石墨的黑色混合粉末与铝箔能完全脱离，取出铝箔，使用真空抽滤将黑色粉末和有机溶剂分开，待有机溶剂N-甲基吡咯烷酮完全饱和后；S3、钴酸锂粉末的浸出：洗涤S2预处理操作中得到的黑色粉末钴酸锂、石墨和少量的粘结剂，然后通过干燥机进行快速干燥1-2h，干燥完成后，将黑色混合粉末投入三口烧瓶中，加入2-3mol/L的硫酸和30％-40％的双氧水，在80℃的水浴中搅拌使其发生还原浸出反应，得到待萃取分离的浸出液；S4、P204萃取除杂：向S3中得到的浸出液加入浓度为25％-30％的P204萃取剂和25％-30％的磺化煤油稀释剂，并且调节萃取平衡pH值为2.6-3，混合搅拌1-2h可很好的除去浸出液中的杂质离子；S5、P507萃取分离钴锂离子：向S4中得到的浸出液加入浓度为25％-30％的P507萃取剂和25％-30％的磺化煤油稀释剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1、拆解和剪切：先将废旧锂电池进行集中收集，将收集的废旧锂电池进行拆解，拆解电池后得到的正极片主要由铝箔、有机粘结剂和钴酸锂构成，然后将剥离开的正极片钴锂膜剪成约2平方厘米的大小，可得到含有铜锰钴镍锂氧化物的正极材料；S2、NMP浸泡正极材料：将S1剪切得到的正极材料放入有机溶剂N‑甲基吡咯烷酮中，在100℃下加热并磁力搅拌，0.5‑Ih后，钴酸锂和石墨的黑色混合粉末与铝箔能完全脱离，取出铝箔，使用真空抽滤将黑色粉末和有机溶剂分开，待有机溶剂N‑甲基吡咯烷酮完全饱和后；S3、钴酸锂粉末的浸出：洗涤S2预处理操作中得到的黑色粉末钴酸锂、石墨和少量的粘结剂，然后通过干燥机进行快速干燥1‑2h，干燥完成后，将黑色混合粉末投入三口烧瓶中，加入2‑3mol/L的硫酸和30％‑40％的双氧水，在80℃的水浴中搅拌使其发生还原浸出反应，得到待萃取分离的浸出液；S4、P204萃取除杂：向S3中得到的浸出液加入浓度为25％‑30％的P204萃取剂和25％‑30％的磺化煤油稀释剂，并且调节萃取平衡pH值为2.6‑3，混合搅拌1‑2h可很好的除去浸出液中的杂质离子；S5、P507萃取分离钴锂离子：向S4中得到的浸出液加入浓度为25％‑30％的P507萃取剂和25％‑30％的磺化煤油稀释剂，并且调节萃取平衡pH值为5.5‑6，在振荡器上混匀时间达到25‑30s后，萃取率趋于平衡，故后续实验的混合时间均选择为30‑40s，以保证萃取操作的完全平衡，三级萃取操作后，钴离子的萃取率能达到99.94％基本能将浸出液中的钴离子完全回收，在电化学性能方面的应用中，氯化钴是优于硫酸钴的，考虑到产品的应用，采用2mol/L的盐酸溶液来反萃富钴有机相，可得到的产品为氯化钴溶液。...

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极废料中金属的浸出及回收工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1、拆解和剪切：先将废旧锂电池进行集中收集，将收集的废旧锂电池进行拆解，拆解电池后得到的正极片主要由铝箔、有机粘结剂和钴酸锂构成，然后将剥离开的正极片钴锂膜剪成约2平方厘米的大小，可得到含有铜锰钴镍锂氧化物的正极材料；S2、NMP浸泡正极材料：将S1剪切得到的正极材料放入有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中，在100℃下加热并磁力搅拌，0.5-Ih后，钴酸锂和石墨的黑色混合粉末与铝箔能完全脱离，取出铝箔，使用真空抽滤将黑色粉末和有机溶剂分开，待有机溶剂N-甲基吡咯烷酮完全饱和后；S3、钴酸锂粉末的浸出：洗涤S2预处理操作中得到的黑色粉末钴酸锂、石墨和少量的粘结剂，然后通过干燥机进行快速干燥1-2h，干燥完成后，将黑色混合粉末投入三口烧瓶中，加入2-3mol/L的硫酸和30％-40％的双氧水，在80℃的水浴中搅拌使其发生还原浸出反应，得到待萃取分离的浸出液；S4、P204萃取除杂：向S3中得到的浸出液加入浓度为25％-30％的P204萃取剂和25％-30％的磺化煤油稀释剂，并且调节萃取平衡pH值为2.6-3，混合搅拌1-2h可很好的除去浸出液中的杂质离子；S5、P507萃取分离钴锂离子：向S4中得到的浸出液加入浓度为25％-30％的P50...

【专利技术属性】
技术研发人员：全晓宁，
申请(专利权)人：北京点域科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11