一种废旧三元锂电池正极粉料的回收方法技术

本发明专利技术涉及一种废旧三元锂电池正极粉料的回收方法，包括以下步骤：一次高温焙烧→锂浸出→镍浸出→二次高温焙烧→钴浸出；本发明专利技术的方法以分步高温处理、浸出的方式，分离得到适用性较好的锂、镍、钴的硫酸盐溶液，实现了废旧三元锂电池正极粉料的分类回收和无害化利用，整个流程中以炭黑、氧气、空气作为还原剂和氧化剂，生产成本低；经检测，本发明专利技术中浸出锂过程中的浸出率在90%以上，浸出镍过程中的浸出率在98%以上，浸出钴的过程中的浸出率在92%以上，全过程中锰的浸出率在0.1%以下，具有分离效果好、效率高的优点，适合推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧三元锂电池正极粉料的回收方法
本专利技术涉及三元锂电池
，特别是一种废旧三元锂电池正极粉料的回收方法。
技术介绍
目前，国内动力电池对能量密度要求逐渐提高，以LiNixCoyMnzO2为正极材料的三元锂电池占比逐渐上升。随着新型电动汽车的上市和到达使用年限的废旧电池退役，回收市场中的三元锂电池材料也在不断上升，且材料中的成分比例多变，不利于综合回收利用。废旧三元锂电池的正极材料中的主要金属成分为镍、钴、锰、锂。其中锰元素含量不高，金属价值低，因此回收意义不大。目前国内大部分的三元锂电池正极粉料的回收方法中，通常是将镍、钴、锰一起回收，制备成为三元前驱体。但是由于三元锂电池的种类繁多，元素比例差别较大，统一回收制得的三元前驱体材料的用途具有较大的局限性，很难满足广大电池厂家的需求。因此，如何对三元锂电池的正极粉料中的金属元素进行分类回收，是目前一个值得研究的课题，也具有较高的实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种废旧三元锂电池正极粉料的回收方法，从废旧三元锂电池的正极粉料中分离得到纯净的硫酸锂、硫酸镍、硫酸钴溶液，实现对正极粉料中各金属元素的分类回收。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种废旧三元锂电池正极粉料的回收方法，包括以下步骤：S1、一次高温焙烧：将三元锂电池的正极粉料在空气氛围下焙烧4-6h，焙烧温度控制在750℃以上；S2、锂浸出：待S1所得的粉料冷却后，加水浸出，浸出过程中加入稀硫酸调节pH到7-8.5，浸出完成后分离，得到硫酸锂溶液和滤渣A；S3、镍浸出：将滤渣A在通入氧气的条件下用稀硫酸进行酸浸，调节pH到4-5.5，浸出完成后分离，得到硫酸镍溶液和滤渣B；S4、二次高温焙烧：在滤渣B中加入炭黑混合均匀，在保护气氛下焙烧1-2h，焙烧温度控制在600℃以上；S5、钴浸出：待S4所得粉料冷却后，用稀硫酸进行酸浸，再调节pH到5.2-5.5，并同时通入空气,保温并搅拌持续反应，待反应完成后分离，得到硫酸钴溶液和滤渣C。进一步，所述S2的浸出温度为20-25℃，浸出时间为3-4h。进一步，所述S3中稀硫酸的初始浓度为0.5-1mol/L，酸浸温度为20-25℃，酸浸时间为2-3h，调节pH使用氢氧化镍或氢氧化钠。进一步，所述S5中稀硫酸的初始浓度为1-3mol/L，酸浸温度为80-95℃，酸浸时间为1.5-3.5h；调节pH使用氢氧化钠，调节pH后保温时间为1-2h。进一步，所述炭黑的加入量为滤渣B的总质量的5%。本专利技术的有益效果如下：本专利技术以废旧三元锂电池的正极粉料为原料，先在空气氛围下的一次高温焙烧，将LiNixCoyMnzO2转化为Li2CO3、NiO、Co3O4、Mn2O3、MnO2，再进行水溶反应，加稀硫酸调pH浸出，得到硫酸锂溶液和滤渣A（即分离出锂）；用稀硫酸溶解滤渣A，通入氧气，调pH浸出得到硫酸镍溶液和滤渣B（即分离出镍）；再在保护气氛下用炭黑进行还原焙烧，将钴和锰转化为可溶于酸的CoO、Co和MnO，通入空气，加入稀硫酸并调节pH进行选择性浸出，得到硫酸钴溶液和滤渣C（即分离出钴）。与现有技术相比，本专利技术的方法以分步高温处理、浸出的方式，分离得到适用性较好的锂、镍、钴的硫酸盐溶液，实现了废旧三元锂电池正极粉料的分类回收和无害化利用，整个流程中以炭黑、氧气、空气作为还原剂和氧化剂，生产成本低；经检测，本专利技术中浸出锂过程中的浸出率在90%以上，浸出镍过程中的浸出率在98%以上，浸出钴的过程中的浸出率在92%以上，全过程中锰的浸出率在0.1%以下，具有分离效果好、效率高的优点，适合推广使用。附图说明图1是本专利技术的工艺流程框图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步说明：实施例1对拆解得到的811三元正极粉料经过筛选磨碎后，用回转炉在750℃进行焙烧6h。对冷却后的粉料按照液固比30L/kg加入蒸馏水，室温（20-25℃）下搅拌均匀后滴加稀硫酸，调节pH=7，保持搅拌浸出3h，分离得硫酸锂溶液和滤渣A。对滤渣A按液固比10L/kg加入0.8mol/L稀硫酸，搅拌均匀后在通入氧气的条件下，以氢氧化钠溶液调节pH=5.0，室温（20-25℃）下搅拌浸出3h后，分离得硫酸镍溶液和滤渣B。按滤渣B总质量的5%比例向滤渣B中混入炭黑并球磨均匀，在氮气保护下，650℃焙烧1.5h。对冷却后的粉料按照液固比3L/kg加入2mol/L稀硫酸，搅拌均匀后在80℃下浸出3.5h后，加入氢氧化钠调节pH到5.5，并同时通入空气，搅拌同时保持pH和温度1.5h后，分离可得硫酸钴溶液和滤渣C。对滤渣A、B、C进行取样分析，滤液中锂、镍、钴的实际浸出率分别达到91.0%、98.9%、94.7%，Mn的浸出率低于0.07%。实施例2对拆解得到的111三元正极粉料经过筛选磨碎后，用回转炉在800℃进行焙烧，焙烧时间4h。对冷却后的粉料按照液固比30L/kg加入蒸馏水，室温下搅拌均匀后滴加稀硫酸，调节pH=8.5，保持搅拌浸出4h，分离得硫酸锂溶液和滤渣A。对滤渣A按液固比10L/kg加入0.5mol/L稀硫酸，通入氧气并搅拌均匀后，以细氢氧化镍粉调节pH=5.5，保持室温搅拌浸出2h后，分离得硫酸镍溶液和滤渣B。按滤渣B总质量的5%比例向滤渣B中混入炭黑后球磨均匀，在氮气保护下，700℃焙烧1h。对冷却后的粉料按照液固比4L/kg加入1mol/L稀硫酸，搅拌均匀后在90℃下浸出2h后，加入氢氧化钠调节pH到5.2，并同时通入空气，搅拌同时保持pH和温度2h后，分离可得硫酸钴溶液和滤渣C。对滤渣A、B、C进行取样分析，滤液中锂、镍、钴的实际浸出率分别达到90.7%、99.9%、96.7%，Mn的浸出率低于0.11%。实施例3对拆解得到的622三元正极粉料经过筛选磨碎后，用回转炉在760℃进行焙烧，焙烧时间5h。对冷却后的粉料按照液固比30L/kg加入蒸馏水，室温下搅拌均匀后滴加稀硫酸，调节pH=7.7，保持搅拌浸出3.5h，分离得硫酸锂溶液和滤渣A。对滤渣A按液固比10L/kg加入1mol/L稀硫酸，通入氧气并搅拌均匀后，以氢氧化钠溶液调节pH=4，保持室温搅拌浸出2.5h后，分离得硫酸镍溶液和滤渣B。按滤渣B总质量的5%比例向滤渣B中混入炭黑并球磨均匀，在氮气保护下，600℃焙烧2h。对冷却后的粉料按照液固比4L/kg加入3mol/L稀硫酸，搅拌均匀后在95℃下浸出1.5h后，加入氢氧化钠调节pH到5.3，并同时通入空气，搅拌同时保持pH和温度1.0h后，分离可得硫酸钴溶液和滤渣C。对滤渣A、B、C进行取样分析，滤液中锂、镍、钴的实际浸出率分别达到92.5%、97.9%、93.7%，Mn的浸出率低于0.09%。以上所述的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的范围进行限定，在不脱离本专利技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本专利技术的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本专利技术权利要求书确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧三元锂电池正极粉料的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、一次高温焙烧：将三元锂电池的正极粉料在空气氛围下焙烧4‑6h，焙烧温度控制在750℃以上；S2、锂浸出：待S1所得的粉料冷却后，加水浸出，浸出过程中加入稀硫酸调节pH到7‑8.5，浸出完成后分离，得到硫酸锂溶液和滤渣A；S3、镍浸出：将滤渣A在通入氧气的条件下用稀硫酸进行酸浸，调节pH到4‑5.5，浸出完成后分离，得到硫酸镍溶液和滤渣B；S4、二次高温焙烧：在滤渣B中加入炭黑混合均匀，在保护气氛下焙烧1‑2h，焙烧温度控制在600℃以上；S5、钴浸出：待S4所得粉料冷却后，用稀硫酸进行酸浸，再调节pH到5.2‑5.5，并同时通入空气,保温并搅拌持续反应，待反应完成后分离，得到硫酸钴溶液和滤渣C。

【技术特征摘要】
1.一种废旧三元锂电池正极粉料的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、一次高温焙烧：将三元锂电池的正极粉料在空气氛围下焙烧4-6h，焙烧温度控制在750℃以上；S2、锂浸出：待S1所得的粉料冷却后，加水浸出，浸出过程中加入稀硫酸调节pH到7-8.5，浸出完成后分离，得到硫酸锂溶液和滤渣A；S3、镍浸出：将滤渣A在通入氧气的条件下用稀硫酸进行酸浸，调节pH到4-5.5，浸出完成后分离，得到硫酸镍溶液和滤渣B；S4、二次高温焙烧：在滤渣B中加入炭黑混合均匀，在保护气氛下焙烧1-2h，焙烧温度控制在600℃以上；S5、钴浸出：待S4所得粉料冷却后，用稀硫酸进行酸浸，再调节pH到5.2-5.5，并同时通入空气,保温并搅拌持续反应，待反应完成后分离，得到硫酸钴溶液和滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑浩，王德钊，曹利娜，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34