一种废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺制造技术

本发明专利技术提供一种废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，所述工艺主要包括破碎、热解、分选、浸出、除杂、配液、结晶、前驱体合成工序；本发明专利技术的有益效果体现在：(1)整个硫酸盐生产工艺不带入可溶性碱金属离子(如钾、钠等)，可以实现整个硫酸盐生产工艺水循环使用，节约了大量水资源；(2)利用结晶原理得到一定比例的镍钴锰硫酸盐混合物，可以满足生产三元前驱体的品质要求，从而避免萃取工艺，避免产生大量的废水废气；(3)按照三元前驱体材料成分比例要求，使用少量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰做调整即可完成合成前的准备，简化工序的同时提高了生产效率。

A process of recycling three yuan precursor for waste lithium ion batteries

The invention provides a waste lithium ion battery recycling production of three yuan of precursor process, the process includes crushing, pyrolysis, separation, leaching, purification, crystallization, liquid, the precursor synthesis process; the beneficial effect of the invention lies in: (1) the sulfate production process is not into soluble alkali metal ions (such as potassium, sodium sulfate, etc.) can realize the whole production process of water recycling, saving a lot of water resources; (2) nickel cobalt manganese sulfate mixture by crystallization principle get a certain percentage, can meet the quality requirements of the production of three yuan of the precursor, so as to avoid the extraction process, avoid the waste of (; 3) three yuan in accordance with the requirements of the precursor composition, the use of a small amount of nickel sulfate, cobalt sulfate, manganese sulfate adjustment can be completed before the synthesis of preparation, and simplify the process of high Production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺
本专利技术涉及废旧锂离子电池回收领域，具体涉及一种以废旧锂离子电池为原料回收制作三元前驱体的工艺。
技术介绍
废旧电池的回收与资源化利用已成为我国环境保护和电池行业可持续发展所必须面对的重要课题。我国目前是全球最大的电池生产和消费大国，随着手机、笔记本电脑、数码产品等便携式产品的普及，可充电电池如锂离子电池已成为人们日常生活所需消费品；特别是以镍钴锰三元材料锂离子电池的电动汽车的爆发，随之产生的报废电池量也成几何倍数增长。由于废旧电池含有重金属、有机溶剂、电解液等，若不进行有效处理而随意丢弃，会对周围环境如土壤、地下水等造成严重而持久的污染，对生态和人类健康具有较大的潜在危害。废旧电池的回收与资源化利用不仅是环境保护和开拓国际电池市场的需要，而且也能缓解我国战略金属资源紧缺局面。目前，回收锂离子电池再循环利用的现有技术一般采取热解、破碎、分选、浸出、除杂、镍钴锰萃取、前驱体合成工艺；在这个工艺流程中由于萃取工艺会使用萃取剂、有机溶剂、氢氧化钠、盐酸，会产生大量的有机挥发性物质和废水，给环境带来巨大压力，采用环保设施虽然可以起到一定效果，但又会给生产成本带来一定的压力；特别是有机溶剂具有易燃易爆性，也存在一定的安全隐患。如何回收废旧锂离子电池再循环利用，同时降低对环境的污染，减少资源浪费现象，是需要解决的问题之一。
技术实现思路
为解决上述现有技术问题，本专利技术提供一种废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，使整个硫酸盐生产工艺不带入可溶性碱金属离子(如钾、钠等)，且无萃取工艺，避免产生大量的废水废气。本专利技术的技术方案是，提供一种废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，步骤如下：(1)将废旧锂离子电池进行初破碎及分选、热解、细破碎及筛分处理后得到电池粉；(2)将步骤(1)所述电池粉进行浆化处理，所述浆化后的电池粉在酸浸槽中进行浸出，浸出液经固液分离得到滤液；(3)将步骤(2)所述滤液经除杂工序得到除杂液；(4)将所述除杂液经蒸发结晶和离心甩干工序得到NCM硫酸盐晶体；(5)将步骤(4)所述NCM硫酸盐配置成溶液；调整NCM溶液中镍钴锰的含量比例；(6)将氢氧化钠溶液和氨水加入调配好的NCM溶液中，进行合成反应，随后经固液分离得到三元前驱体材料。优选方案，步骤(3)中所述除杂工序包括除铜工序；所述除铜工序包括依次进行的一次除铜和二次除铜；所述一次除铜为向所述滤液中加入铁粉反应置换除铜；所述二次除铜为所述滤液与硫离子反应生成硫化铜沉淀，经固液分离滤渣达到除铜目的。优选方案，所述二次除铜过程中可在搅拌的情况下添加硫化氢，用于分离硫化铜沉淀。优选方案，步骤(3)中所述除杂工序包括除铁铝工序；所述除铁铝工序为：向除铜后的除杂液中加入双氧水反应，用于将二价铁离子氧化为三价铁离子，采用蒸汽加热；再添加双飞粉浆料调节体系pH为3.0～4.5，用于铁盐及铝盐水解生成氢氧化铁及氢氧化铝沉淀，经固液分离滤渣达到除铁铝目的。优选方案，步骤(3)中所述除杂工序包括除钙镁锂工序；所述除钙镁锂工序包括依次进行的一次除钙镁锂和二次除钙镁锂；所述一次除钙镁锂为添加HF和MnCO3反应，除去溶液中钙、镁、锂离子，控制反应pH为0.5～1.0；所述二次除钙镁锂为继续添加MnCO3和HF反应,用于进一步除去溶液中杂质离子，控制反应pH为4.0～5.0。优选方案，步骤(1)中所述废旧锂离子电池初破碎前还包括放电过程，所述放电过程为：废旧锂离子电池浸入碳酸钠溶液或氯化钠溶液中的一种溶液中持续24～72h。优选方案，步骤(1)中所述分选为利用静电分选机分选出隔膜纸及少量塑料外壳。优选方案，步骤(1)中所述热解在回转窑中进行，热解温度为500～800℃。优选方案，步骤(1)中所述电池粉可进行预除杂处理；所述预除杂处理采用磁选，除去所述电池粉中铁片、铜片和铝片中的一种或多种。优选方案，步骤(2)中所述浸出具体为：向所述浆化后的电池粉添加硫酸及双氧水反应，用于浸出包含锂、镍、钴、锰的浸出液；采用蒸汽加热，调节反应PH值在1～3完成反应。优选方案，步骤(4)中所述除杂液在蒸发结晶釜中采用蒸汽间接加热。优选方案，步骤(4)中所述除杂液经蒸发结晶和离心甩干工序得到的母液可回收进行除杂工序循环使用。优选方案，步骤(5)中所述NCM硫酸盐晶体按照镍钴锰金属总量1mol/L的比例溶解配置成NCM溶液；所述调整NCM溶液中镍钴锰的含量比例具体为：向NCM溶液中添加硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的晶体。优选方案，所述氢氧化钠溶液浓度为2～8mol/L，氨水浓度为4～10mol/L。本专利技术的有益效果体现在，提供一种废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，所述工艺包括破碎、热解、分选、浸出、除杂、配液、结晶、前驱体合成工序；与现有技术相比具有以下三个优势：(1)整个硫酸盐生产工艺不带入可溶性碱金属离子(如钾、钠等)，可以实现整个生产工艺水循环使用，节约了大量水资源；(2)利用结晶原理得到一定比例的镍钴锰硫酸盐混合物，可以满足生产三元前驱体的品质要求，从而避免萃取工艺，避免产生大量的废水废气；(3)按照三元前驱体材料成分比例要求，使用少量的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰做调整即可完成合成前的准备，简化工序的同时提高了生产效率。附图说明：图1为本专利技术实施例废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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。请参阅图1所示，本专利技术提供的具体实施例如下：本实施例的一种废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，步骤如下：(1)将废旧锂离子电池进行初破碎及分选、热解、细破碎及筛分处理后得到电池粉；其中初破碎过程目的是为了简单粗略的分解电池，使其体积变小，为后续热解工序中电池内各组分得到充分的破坏、热解；(2)步骤(1)所述电池粉进行浆化处理，所述浆化后的电池粉在酸浸槽中进行浸出，浸出液经固液分离得到滤液；(3)步骤(2)所述滤液经除杂工序得到除杂液；(4)将所述除杂液经蒸发结晶和离心甩干工序得到NCM硫酸盐晶体(也就是含有镍钴锰的硫酸盐晶体)；(5)将步骤(4)所述NCM硫酸盐配置成溶液；调整NCM溶液中镍钴锰的含量比例；(6)将氢氧化钠溶液和氨水加入调配好的NCM溶液中，进行合成反应，随后经固液分离得到三元前驱体材料。优选实施例方案，步骤(3)中所述除杂工序包括除铜工序；所述除铜工序包括依次进行的一次除铜和二次除铜；所述一次除铜为向所述滤液中加入铁粉反应置换除铜；所述二次除铜为所述滤液与硫离子反应生成硫化铜沉淀，经固液分离滤渣达到除铜目的。一次除铜向所述滤液中加入铁粉，反应温度为50～90℃，pH为1.0～2.0，反应时间为4h；二次除铜温度为40～80℃，pH为2.0～4.0，反应时间为4h；经固液分离得到除铜后的除杂液。一次除铜中滤液与铁粉发生置换反应，大量除铜；二次除铜中滤液与硫离子反应生成硫化铜沉淀，精准除铜。优选实施例方案，所述二次除铜过程中可在搅拌的情况下添加硫化氢，用于分离硫化铜沉淀；在搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，其特征在于，步骤如下：(1)将废旧锂离子电池进行初破碎及分选、热解、细破碎及筛分处理后得到电池粉；(2)将步骤(1)所述电池粉进行浆化处理，所述浆化后的电池粉在酸浸槽中进行浸出，浸出液经固液分离得到滤液；(3)将步骤(2)所述滤液经除杂工序得到除杂液；(4)将所述除杂液经蒸发结晶和离心甩干工序得到NCM硫酸盐晶体；(5)将步骤(4)所述NCM硫酸盐配置成溶液；调整NCM溶液中镍钴锰的含量比例；(6)将氢氧化钠溶液和氨水加入调配好的NCM溶液中，进行合成反应，随后经固液分离得到三元前驱体材料。

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，其特征在于，步骤如下：(1)将废旧锂离子电池进行初破碎及分选、热解、细破碎及筛分处理后得到电池粉；(2)将步骤(1)所述电池粉进行浆化处理，所述浆化后的电池粉在酸浸槽中进行浸出，浸出液经固液分离得到滤液；(3)将步骤(2)所述滤液经除杂工序得到除杂液；(4)将所述除杂液经蒸发结晶和离心甩干工序得到NCM硫酸盐晶体；(5)将步骤(4)所述NCM硫酸盐配置成溶液；调整NCM溶液中镍钴锰的含量比例；(6)将氢氧化钠溶液和氨水加入调配好的NCM溶液中，进行合成反应，随后经固液分离得到三元前驱体材料。2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，其特征在于，步骤(3)中所述除杂工序包括除铜工序；所述除铜工序包括依次进行的一次除铜和二次除铜；所述一次除铜为向所述滤液中加入铁粉反应置换除铜；所述二次除铜为所述滤液与硫离子反应生成硫化铜沉淀，经固液分离滤渣达到除铜目的。3.根据权利要求2所述的废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，其特征在于，步骤(3)中所述除杂工序包括除铁铝工序；所述除铁铝工序为：向除铜后的除杂液中加入双氧水反应，用于将二价铁离子氧化为三价铁离子，采用蒸汽加热；再添加双飞粉浆料调节体系pH为3.0～4.5，用于铁盐及铝盐水解生成氢氧化铁及氢氧化铝沉淀，经固液分离滤渣达到除铁铝目的。4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的废旧锂离子电池回收制作三元前驱体工艺，其特征在于，步骤(3)中所述除杂工序包括除钙镁锂工序；所述除钙镁锂工序包括依次进行的一次除钙镁锂和二次除钙镁锂；所述一次除钙镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明海，
申请(专利权)人：湖北碧拓新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42