锂电池正负极材料中金属元素的回收方法技术

本发明专利技术提供了一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法。其包括：将锂电池正负极材料与还原剂进行还原焙烧得到还原焙烧产物，还原焙烧温度为300～800℃；将还原焙烧产物与水进行加热水浸，得到水浸渣和水浸液，还原焙烧产物与水的重量比为1:(3～6)，水浴温度为60～90℃；使水浸渣进行氧压浸出，得到氧压浸出渣和氧压浸出液，水浸渣与水的重量比为1:(3～6)，反应温度为130～180℃，反应压力为1.2～1.7MPa，氧气分压为0.3～0.5MPa；及将水浸液和氧压浸出液混合后进行提纯，以回收有价金属元素，在密闭环境中进行。采用上述回收方法能够大大提高锂电池正负极材料中金属元素的浸出率，缩短回收周期。

Recovery method of metal elements in positive and negative materials of lithium battery

【技术实现步骤摘要】
锂电池正负极材料中金属元素的回收方法
本专利技术涉及锂电池制造领域，具体而言，涉及一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法。
技术介绍
近年新能源汽车产生了大量的废旧动力电池，如果废旧动力电池回收处理不当将存在安全隐患、环境污染和资源浪费等问题。目前，国内废旧锂电池回收处理主要以湿法为主，火法为辅。湿法是以其条件温和、能耗小等优点成为主要回收方案，能否实现有价金属的高效回收，浸出作为湿法回收第一步至关重要。目前普遍采用无机酸和双氧水或者亚硫酸钠(硫代硫酸钠)等还原剂还原浸出，也有氨和还原剂等浸出，但是双氧水利用率较低，不易控制，而亚硫酸钠等固体还原剂易产生硫化氢、二氧化硫等有害气体，污染环境，氨和还原剂会低温导致钴镍铜等金属络合沉淀，且会出现氨氮污染物。同时上述两种回收方法在回收有价金属的过程中还会产生大量不可消除的泡沫，易出现反应液外溢的问题。此外不同厂商生产的电池材料、配方等方面各不相同，导致资源化回收浸出困难。因此，如何高效、快速、环保的浸出各种废旧动力电池正负极粉中稀有金属，是资源化回收领域亟待解决的难点。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法，以解决现有的锂电池正负极材料中金属元素的回收方法存在有价金属回收率低，工艺周期长，且回收过程中会产生大量无法消除的气泡的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法，该回收方法包括：将锂电池正负极材料与还原剂进行还原焙烧，得到还原焙烧产物，还原焙烧的温度为300～800℃，焙烧时间为1～2h，以占锂电池正负极材料的重量百分含量计，还原剂的用量为30～80wt％；将还原焙烧产物与水进行加热水浸，得到水浸渣和水浸液，还原焙烧产物与水的重量比为1:(3～6)，水浴过程的温度为60～90℃，浸出时间为1～2h；使水浸渣进行氧压浸出，得到氧压浸出渣和氧压浸出液，氧压浸出步骤中，水浸渣与水的重量比为1:(3～6)，反应温度为130～180℃，反应压力为1.2～1.7MPa，氧气的分压为0.3～0.5MPa，反应时间为60～120min；及将水浸液和氧压浸出液混合后进行提纯，以回收金属元素，其中回收方法在密闭环境中进行。进一步地，还原焙烧的温度为500～700℃，焙烧时间为1～2h。进一步地，还原焙烧过程采用的还原装置选自马弗炉、真空气氛炉或回转炉。进一步地，还原剂选自二氧化硫、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、硫代硫酸钾和亚硫酸氢钾中的一种或多种。进一步地，以占锂电池正负极材料的重量百分含量计，还原剂的用量为40～50wt％。进一步地，加热水浸步骤包括：在水浴条件下，将还原焙烧产物与水进行加热浸出，固液分离后，得到水浸渣；优选地，还原焙烧产物与水的重量比为1:(3～4)，所述水浴过程的温度为80～90℃，浸出时间为1～2h。进一步地，氧压浸出步骤包括：在氧气气氛下，将水浸渣与水进行浸出，得到氧压浸出渣和氧压浸出液。进一步地，氧压浸出步骤包括：氧压浸出步骤还包括：使用pH调节剂，将水浸渣与水的混合物的pH调至1～3，得到待反应浆；采用蒸汽对待反应浆进行升温，温度升至120℃后通入氧气并在预定温度下进行浸出，得到氧压浸出渣和氧压浸出液。进一步地，氧压浸出步骤中，水浸渣与水的重量比为1:(3～4.)，反应温度为130～150℃，反应压力为1.2～1.3MPa，氧气的分压为0.3～0.4.MPa，反应时间为70～90min。进一步地，在进行氧压浸出步骤之后，回收方法还包括：将氧压浸出步骤的产物体系进行冷却及固液分离，得到氧压浸出渣和氧压浸出液；优选地，冷却步骤的温度为50～95℃。应用本专利技术的技术方案，在进行氧压浸出之前，先锂电池正负极材料进行还原焙烧能够去除其所含的对加热水浸和氧压浸出过程有害的物质，从而有利于提高后续步骤中有价金属元素的浸出率。用对水浸渣进行氧压浸出能够有效降低有价金属和不溶有价金属的流失率；同时通过通氧压浸出工艺还能够提高该过程的反应速率，从而缩短浸出反应时间；上述回收过程在密封环境中进行，这有利于能够避免因传统无机酸与双氧水体系应用过程中产生的起泡冒槽难控制的情况发生，且适用于任意类型废旧锂电池，适用性强。在此基础上，通过还原焙烧、加热水浸及氧压浸烧及提纯过程能够大大提高锂电池正负极材料中金属元素的回收率，缩短回收周期，并解决反应液外溢的问题。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的实施例1提供的锂电池正负极材料中金属元素的回收方法的流程示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。正如
技术介绍
所描述的，现有的锂电池正负极材料中金属元素的回收方法存在有价金属回收率低，工艺周期长，且回收过程中会产生大量无法消除的气泡的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法，该回收方法包括：将锂电池正负极材料与还原剂进行还原焙烧，得到还原焙烧产物，还原焙烧的温度为300～800℃，焙烧时间为1～2h，以占锂电池正负极材料的重量百分含量计，还原剂的用量为30～80wt％；将还原焙烧产物与水进行加热水浸，得到水浸渣和水浸液，还原焙烧产物与水的重量比为1:(3～6)，水浴过程的温度为60～90℃，浸出时间为1～2h；使水浸渣进行氧压浸出，得到氧压浸出渣和氧压浸出液，氧压浸出步骤中，水浸渣与水的重量比为1:(3～6)，反应温度为130～180℃，反应压力为1.2～1.7MPa，氧气的分压为0.3～0.5MPa，反应时间为60～120min；及将水浸液和氧压浸出液混合后进行提纯，以回收所需的有价金属元素，其中上述回收方法在密闭环境中进行。还原焙烧过程能够将锂电池正负极材料中的金属元素进行还原，同时去除一些有害物质，得到还原焙烧产物。通过加热水浸能够将还原焙烧产物中的金属元素进行初步提取，得到水浸液和水浸渣；然后通过氧压浸出工艺对水浸渣中的金属元素进行进一步提取，得到氧压浸出液和氧压浸出渣；最后，对水浸液和氧压浸出液进行提纯，从而回收锂电池正负极材料中有价金属元素。在进行氧压浸出之前，先锂电池正负极材料进行特定的工艺还原焙烧能够去除其所含的对加热水浸和氧压浸出过程有害的物质，从而有利于提高后续步骤中有价金属元素的浸出率。在特定条件下用对水浸渣进行氧压浸出能够有效降低有价金属和不溶有价金属的流失率；同时通过通氧压浸出工艺还能够提高该过程的反应速率，从而缩短浸出反应时间；上述回收过程在密封环境中进行，这有利于能够避免因传统无机酸与双氧水体系应用过程中产生的起泡冒槽难控制的情况发生，且适用于任意类型废旧锂电池，适用性强。在此基础上，通过还原焙烧、加热水浸及氧压浸烧及提纯过程能够大大提高锂电池正负极材料中金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法，其特征在于，所述回收方法包括：/n将所述锂电池正负极材料与还原剂进行还原焙烧，得到还原焙烧产物，所述还原焙烧的温度为300～800℃，焙烧时间为1～2h，以占所述锂电池正负极材料的重量百分含量计，所述还原剂的用量为30～80wt％；/n将所述还原焙烧产物与水进行加热水浸，得到水浸渣和水浸液，所述还原焙烧产物与所述水的重量比为1:(3～6)，所述水浴过程的温度为60～90℃，浸出时间为1～2h；/n使所述水浸渣进行氧压浸出，得到氧压浸出渣和氧压浸出液，所述氧压浸出步骤中，所述水浸渣与水的重量比为1:(3～6)，反应温度为130～180℃，反应压力为1.2～1.7MPa，氧气的分压为0.3～0.5MPa，反应时间为60～120min；及/n将所述水浸液和所述氧压浸出液混合后进行提纯，以回收所述金属元素，其中所述回收方法在密闭环境中进行。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法，其特征在于，所述回收方法包括：
将所述锂电池正负极材料与还原剂进行还原焙烧，得到还原焙烧产物，所述还原焙烧的温度为300～800℃，焙烧时间为1～2h，以占所述锂电池正负极材料的重量百分含量计，所述还原剂的用量为30～80wt％；
将所述还原焙烧产物与水进行加热水浸，得到水浸渣和水浸液，所述还原焙烧产物与所述水的重量比为1:(3～6)，所述水浴过程的温度为60～90℃，浸出时间为1～2h；
使所述水浸渣进行氧压浸出，得到氧压浸出渣和氧压浸出液，所述氧压浸出步骤中，所述水浸渣与水的重量比为1:(3～6)，反应温度为130～180℃，反应压力为1.2～1.7MPa，氧气的分压为0.3～0.5MPa，反应时间为60～120min；及
将所述水浸液和所述氧压浸出液混合后进行提纯，以回收所述金属元素，其中所述回收方法在密闭环境中进行。


2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述还原焙烧的温度为500～700℃，焙烧时间为1～2h。


3.根据权利要求1或2所述的回收方法，其特征在于，所述还原焙烧过程采用的还原装置选自马弗炉、真空气氛炉或回转炉。


4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述还原剂选自二氧化硫、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、硫代硫酸钾和亚硫酸氢钾中的一种或多种。


5.根据权利要求4所述的回收方法，其特征在于，以占所述锂电池正负...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶树宝，张日阳，卢卿，高宁泽，蔡惠群，
申请(专利权)人：银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44