从含锂电池中回收锂的方法技术

本发明专利技术从含锂电池中回收锂的方法，涉及一种废蓄电池有用部件的再生方法。其目的是为了提供一种能同时回收废弃电池中的活性组分和电解液中的有用物质的方法。本发明专利技术的方法主要包括以下步骤：将废旧锂离子电池放电后，将电解液分离出来立即倒入用乙醇作溶剂的氢氧化钠溶液中，随后对电池进行机械破碎，经热处理将集流体和活性物质分离，然后将干燥后的活性物质用硫酸和双氧水溶解，过滤后将滤液与密封料罐中的溶液混合，对混合溶液进行减压真空精馏除去有机溶剂后，加入碳酸钠固体沉淀后重结晶，即得碳酸锂。本发明专利技术能有同时高效回收锂离子电池电解液和活性物质中的金属锂。本发明专利技术属于锂离子电池回收综合利用领域。

Method for recovering lithium from lithium containing battery

The invention relates to a method for recovering lithium from a lithium containing battery, in particular to a regeneration method for a useful part of a waste battery. The object of the invention is to provide a method for simultaneously recovering active components in an abandoned battery and useful substances in an electrolyte. The method of the invention mainly comprises the following steps: the waste lithium ion battery discharge, the electrolyte separated immediately into sodium hydroxide solution with ethanol as solvent, then the battery mechanical broken, after heat treatment the collection fluid and isolation of active substance, then the active material after drying with sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, filtering the filtrate and the sealing tank in the mixed solution, the mixed solution of vacuum distillation to remove the organic solvent, adding solid sodium carbonate precipitation after recrystallization, namely lithium carbonate. The present invention can recover lithium metal in electrolyte and active substance of lithium ion battery at the same time and high efficiency. The invention belongs to the field of recovery and utilization of lithium ion batteries.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种废蓄电池有用部件的再生方法，特别是涉及一种从废旧锂电池中回收碳酸锂的方法。
技术介绍
锂离子电池自实现商品化以来，由于其自身具有的多项优点，使得锂离子电池具有广阔的市场前景。2001年，锂离子电池的产量约为2.2亿只，2006年我国超过日本成为世界锂离子电池的第一大生产国。2009年中国锂离子电池产量高达18.7亿只，随着我国手机、笔记本等消费电子产品迅猛增长，从2010年到2014年，我国锂离子电池年产量由25.1亿只猛增至54.3亿只，到2015年我国锂离子电池的产量己达到56亿只，由于电动车和混合电动车的发展，我国锂电池的产量还将继续增长。而锂离子电池的寿命一般为3年，当其完成使用寿命后，就会产生大量的废旧锂离子电池，这些废旧锂离子电池会造成大量的资源浪费、环境污染以及可能的能源危机。锂离子电池中含有六氟磷酸锂、有机碳酸脂、铜、钴、镍、锰等化学物质。其中电解液中的六氟磷酸锂有强腐蚀性，遇水易发生分解产生HF，易与强氧化剂发生反应，燃烧产生P2O；难降解有机溶剂及其分解和水解产物，如DME(二甲氧基乙烷)、甲醇、甲酸等，这些有毒有害物质会对大气、水、土壤造成严重的污染并对生态系统产生危害；钴、镍、铜等重金属在环境中具有累积效应，通过生物链最终会危害人类自身，具有极大的危害性。废旧锂离子电池中的塑料或金属外壳、电解液、电解质盐以及电极废料均具有回收价值。目前对于废旧锂电池的回收技术仍处于研究阶段，而专利中着重对废旧锂离子电池活性组分或者是正极材料中的金属进行回收研究并且达到了很高的效率，但鲜有提及对电解液中的有用物质的回收方法；今后废旧锂离子电池资源化技术研究将朝着有效降低成本、减少二次污染、增加回收物质种类和提高回收率方向发展。
技术实现思路
本专利技术是为了解决以上技术问题而提供的一种从含锂电池中回收锂的方法，能将废弃电池中的活性组分和电解液中的有用物质进行回收制备出碳酸锂，实现资源的综合利用，减轻对外界自然环境的污染。本专利技术涉及一种从含锂电池中回收锂的方法,所述方法包括以下步骤：(1)放电：取废旧锂离子电池在以氯化钾为电解液的钢制容器中使单体电池的正负极短路进行放电；(放电处理是将废旧锂离子电池采用氯化钾导电盐溶液使电池正负极短路来达到放电完全)导电盐溶液取饱和的氯化钾为电解液，将其放置于钢制容器中，然后放入单体电池，使其的正负极短路，从而进行放电。(2)拆解：在通风橱内将放电后的电池进行拆解，得到电解液和拆解后的电池，将电解液倒入用乙醇作溶剂的氢氧化钠溶液中，得到混合溶液1，然后将混合溶液1用惰性气体密封于料罐中；(3)破碎：将拆解后的电池进行机械破碎，得到边长为2～4mm的碎片，然后将碎片在高温下进行热处理使活性物质(含金属锂)从铜箔和铝箔上分离出来，得到电池材料；(4)浸出：用浸出液对电池材料进行浸出锂等金属离子，过滤后得到浸出液；(5)除有机质：将步骤(4)制得的浸出液与步骤(2)中氮气密封的混合溶液1混合，得到混合溶液2，对混合溶液2进行减压真空精馏，除去有机溶剂；(6)结晶：加入碳酸钠固体沉淀后重结晶，所得结晶即为碳酸锂。采用上述技术方案，用碱性有机溶剂吸收电解液中含锂的六氟磷酸锂，用酸性溶液浸出活性组分中的锂，在进行碱溶时用料罐中的碱性有机溶液，然后将有机溶剂精馏出去，即回收了活性组分和电解液中的锂，同时减轻了电解液对环境造成的污染。进一步地，所述步骤(2)的用乙醇作溶剂的氢氧化钠溶液中，氢氧化钠的含量为30wt％。进一步地，所述步骤(2)中的惰性气体为氮气。锂电池电解液中含有六氟磷酸锂，当暴露空气中或加热时，六氟磷酸锂在空气中由于水蒸气的作用而迅速分解，放出PF5，五氟化磷在潮湿空气中会剧烈产生有毒和腐蚀性的氟化氢白色烟雾。所以需在通风橱内拆解电池并立即将电解液小心倒入用乙醇作溶剂的氢氧化钠溶液中，且溶液需要用氮气密封在料罐中。进一步地，所述步骤(3)中热处理的温度为200℃～220℃，处理时间为2～2.5h，锂离子电池的活性组分与集流体是靠粘结剂连接在一起，粘结剂一般为有机物PVDF，经热处理使得粘结剂分解去除从而得到含锂等金属的电池活性组分碎片。进一步地，所述步骤(4)中的浸出液中H2SO4浓度为1.5mol/L、H2O2浓度为18vol％。进一步地，所述步骤(4)中浸出温度为70℃；固液比为30～40g/L；浸出时间为90min。进一步地，所述步骤(5)中减压真空精馏时，真空度为25～30kPa，温度为30～110℃。本专利技术从含锂电池中回收锂的方法与现有技术不同之处在于：本专利技术的方法以废旧含锂电池材料为原料回收制备碳酸锂，该工艺能将废弃电池中的活性组分和电解液中的有用物质进行回收制备出碳酸锂，并且对废旧锂离子电池的电解液和活性组分同时回收，提高了效率，实现资源的综合利用，减轻对外界自然环境的污染。具体实施方式通过以下实施例和验证试验对本专利技术的从含锂电池中回收锂的方法作进一步的说明。实施例1本实施例的从含锂电池中回收锂的方法，按以下步骤进行：(1)将若干废旧锂离子电池放入装有饱和的氯化钾的钢制容器中，30min后，取出电池干燥后检查电池是否放电完全；(2)在通风橱内将放电后的电池进行拆解，将其中的电解液小心取出，立即倒入用乙醇作溶剂含30wt％的氢氧化钠溶液中，溶液用氮气密封于料罐中，取质量为50g的电解液溶解于900ml含30wt％氢氧化钠的乙醇溶液；(3)将拆解后的电池进行机械破碎成3mm左右的碎片，然后将其在200℃的高温下进行热处理2.5小时使活性物质从铜箔和铝箔上分离出来，得到电池材料；(4)在H2SO4浓度为1.5mol/L、H2O2浓度为18vol％，温度为70℃，固液比为30g/L的条件下对电池材料浸出锂等金属离子，浸出时间为90min；(5)过滤之后取浸出液与密封料罐中的溶液混合，对混合溶液进行减压真空精馏除去有机溶剂，真空度为25～30kPa，温度为30～110℃；(6)向混合溶液中加入碳酸钠固体沉淀后重结晶，即得碳酸锂。经测定，将拆解后的电池进行机械破碎成3mm左右的碎片，然后将其在200℃的高温下进行热处理2.5小时得到的活性组分在H2SO4浓度为1.5mol/L、H2O2浓度为18vol％，温度为70℃，固液比为30g/L下得到的浸出液与密封料罐中的溶液混合，精馏后溶液中锂离子浓度为0.62mol/L。实施例2本实施例的从含锂电池中回收锂的方法，按以下步骤进行：(1)将若干废旧锂离子电池放入装有饱和的氯化钾的钢制容器中，30min后，取出电池干燥后检查电池是否放电完全；(2)在通风橱内将放电后的电池进行拆解，将其中的电解液小心取出，立即倒入用乙醇作溶剂含30wt％的氢氧化钠溶液中，溶液用氮气密封于料罐中，取质量为50g的电解液溶解于900ml含30wt％氢氧化钠的乙醇溶液；(3)将拆解后的电池进行机械破碎成3mm左右的碎片，然后将其在210℃的高温下进行热处理2.5小时使活性物质从铜箔和铝箔上分离出来，得到电池材料；(4)在H2SO4浓度为1.5mol/L、H2O2浓度为18vol％，温度为70℃，固液比为35g/L的条件下对电池材料浸出锂等金属离子，浸出时间为90min；(5)过滤之后取浸出液与密封料罐中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含锂电池中回收锂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)放电：取废旧锂离子电池在以氯化钾为电解液的钢制容器中使单体电池的正负极短路进行放电；(2)拆解：在通风橱内将放电后的电池进行拆解，得到电解液和拆解后的电池，将电解液倒入用乙醇作溶剂的氢氧化钠溶液中，得到混合溶液1，然后将混合溶液1用惰性气体密封于料罐中；(3)破碎：将拆解后的电池进行机械破碎，得到边长为2～4mm的碎片，然后将碎片热处理使活性物质从铜箔和铝箔上分离出来，得到电池材料；(4)浸出：用浸出液对电池材料进行浸出，过滤后得到浸出液；(5)除有机质：将步骤(4)制得的浸出液与步骤(2)中氮气密封的混合溶液1混合，得到混合溶液2，对混合溶液2进行减压真空精馏，除去有机溶剂；(6)结晶：加入碳酸钠固体沉淀后重结晶，所得结晶即为碳酸锂。

【技术特征摘要】
1.一种从含锂电池中回收锂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)放电：取废旧锂离子电池在以氯化钾为电解液的钢制容器中使单体电池的正负极短路进行放电；(2)拆解：在通风橱内将放电后的电池进行拆解，得到电解液和拆解后的电池，将电解液倒入用乙醇作溶剂的氢氧化钠溶液中，得到混合溶液1，然后将混合溶液1用惰性气体密封于料罐中；(3)破碎：将拆解后的电池进行机械破碎，得到边长为2～4mm的碎片，然后将碎片热处理使活性物质从铜箔和铝箔上分离出来，得到电池材料；(4)浸出：用浸出液对电池材料进行浸出，过滤后得到浸出液；(5)除有机质：将步骤(4)制得的浸出液与步骤(2)中氮气密封的混合溶液1混合，得到混合溶液2，对混合溶液2进行减压真空精馏，除去有机溶剂；(6)结晶：加入碳酸钠固体沉淀后重结晶，所得结晶即为碳酸锂。2.根据权利要求1所述的从含锂电池中回收锂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金锋，张万红，
申请(专利权)人：沧州锐星化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13