一种镍钴锰酸锂电池正极材料的回收方法技术

本发明专利技术属于锂电池资源回收技术领域，具体涉及一种镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，包括：(1)将镍钴锰酸锂粉料放入还原剂和酸性盐的混合溶液中，加热搅拌，反应结束后过滤得到浸出液和浸出渣；(2)加碱调节所述浸出液的pH，过滤得到溶液a和杂质；(3)采用酸溶解所述杂质与所述浸出渣得到酸性盐，将所述酸性盐返回步骤(1)循环利用；(4)在溶液a中加碱，过滤得到镍钴锰氢氧化物和溶液b；(5)在溶液b中加入锂盐沉淀剂，过滤得到锂盐和母液，所述母液返回步骤(1)循环利用。本发明专利技术的方法可以从废旧镍钴锰酸锂电池正极材料回收到锂盐和镍钴锰复合氢氧化物，实现了废旧镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收。

A recovery method of Ni Co Li Mn 2O 3 battery cathode material

【技术实现步骤摘要】
一种镍钴锰酸锂电池正极材料的回收方法
本专利技术属于锂电池资源回收
，具体涉及一种镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法。
技术介绍
随着新能源汽车产业的高速发展，到2020年动力锂电池的需求量将达到125GWh，报废量将达32.2GWh，约50万吨；到2023年，报废量将达到101GWh，约116万吨。废旧锂离子电池中含有大量有价值的金属元素如Li、Cu、Co、Ni等，还含有有毒有害物质如六氟磷酸锂、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯等。如果将这些废旧锂离子电池直接填埋不仅会造成资源的浪费，对环境造成严重污染，还会给人类的健康带来危害。目前，废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法主要是湿法冶金，根据所用试剂的不同又可以分为：无机酸、有机酸和氨法。常用的无机酸包括硫酸、盐酸、磷酸、硝酸等，它们虽然价格便宜，但是大多数无机酸的酸性较强对设备的耐腐蚀性要求较高，这无疑又增加了生产成本。此外无机酸产生的废水难处理，如果处理不当还有可能会产生二次污染。所用的有机酸种类丰富，如草酸、醋酸、柠檬酸、抗坏血酸等。有机酸的优点明显如可生物降解，选择性好等，但是缺点也突出——成本高。氨法则通常是以硫酸铵或者碳酸铵等铵盐作为浸取剂，此法只能选择性浸取一部分有价金属。由于锰离子会在体系中生成复盐，导致其浸出效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法。具体的，本专利技术的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，包括：(1)将镍钴锰酸锂粉料放入还原剂和酸性盐的混合溶液中，加热搅拌，反应结束后过滤得到浸出液和浸出渣；(2)加碱调节所述浸出液的pH，过滤得到溶液a和杂质；(3)采用酸溶解所述杂质与所述浸出渣得到酸性盐，将所述酸性盐返回步骤(1)循环利用；(4)在所述溶液a中加碱，过滤得到镍钴锰氢氧化物和溶液b；(5)在所述溶液b中加入锂盐沉淀剂，过滤得到锂盐和母液，所述母液返回步骤(1)循环利用。上述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，所述还原剂包括硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种或多种。上述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，所述酸性盐包括硫酸铁、氯化铁、硝酸铁、硫酸铝、氯化铝，硫酸铜、氯化铜中的一种或多种。上述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，所述酸性盐中阳离子与所述还原剂中阳离子的摩尔比为(0.7-1.3)：1。上述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，所述加热的温度为70-90℃，所述反应的时间为35-60min。上述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，所述pH为3-6。上述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，所述碱包括氢氧化钠和氢氧化钾中的一种；所述酸包括硫酸、硝酸、盐酸中的一种或多种；所述锂盐沉淀剂包括碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠或磷酸钾中的一种。上述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，所述酸的浓度为0.1-0.3mol/L。上述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，步骤(2)中，在所述浸出液中加入氧化剂。上述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，所述氧化剂包括过氧化氢、氧气和空气中的一种。本专利技术的技术方案具有如下的有益效果：(1)本专利技术的方法可以从废旧镍钴锰酸锂电池正极材料回收到锂盐和镍钴锰复合氢氧化物，实现了废旧镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收；(2)本专利技术的方法采用盐溶液作为浸取试剂，具有无污染，镍钴锰锂元素的浸出效率高的优点，所用盐类物质价格便宜、来源广泛降低了废旧镍钴锰酸锂电池正极材料的回收成本；(3)本专利技术为闭路循环系统，浸取试剂和母液均可实现循环使用，全程无废液排出，进一步降低了生产成本并减少对环境的二次污染。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。图1为本专利技术的镍钴锰酸锂电池正极材料综合回收方法的流程示意图。具体实施方式为了充分了解本专利技术的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本专利技术作详细说明。本专利技术的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。具体的，如图1所示，本专利技术的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，包括：(1)将镍钴锰酸锂粉料放入还原剂和酸性盐的混合溶液中，加热搅拌，反应结束后过滤得到浸出液和浸出渣；(2)加碱调节所述浸出液的pH，过滤得到溶液a和杂质；(3)采用酸溶解所述杂质与所述浸出渣得到酸性盐，将所述酸性盐返回步骤(1)循环利用；(4)在溶液a中加碱，过滤得到镍钴锰氢氧化物和溶液b；(5)在溶液b中加入锂盐沉淀剂，过滤得到锂盐和母液，所述母液返回步骤(1)循环利用。本专利技术通过将镍钴锰酸锂粉料在还原剂和酸性盐中浸取，使粉料中的镍离子、钴离子、锰离子浸出，然后再通过除杂、沉淀等操作，获得镍钴锰氢氧化物和锂盐，实现了镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收。专利技术人通过创造性劳动发现，采用还原剂和酸性盐混合液浸取镍钴锰酸锂粉料，不仅浸出效率高，还可以克服现有技术中有机酸对设备腐蚀性强、有机酸成本高、氨法浸取成分单一的缺陷。在一些优选的实施方式中，如图1所示，本专利技术的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，包括以下步骤：(1)将镍钴锰酸锂粉料放入还原剂和酸性盐的混合溶液中，加热搅拌，反应结束后过滤得到浸出液和浸出渣。优选的，所述镍钴锰酸锂粉料废旧镍钴锰酸锂电池拆解得到的正极材料和/或镍钴锰酸锂电池制造过程中产生的废弃正极材料。所述镍钴锰酸锂粉料的粒径D10–D90为2.6-30.6。所述还原剂的作用为将高价的镍钴锰转化成二价的镍钴锰。优选的，所述还原剂为硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种或多种。所述酸性盐的作用为提供合适的pH环境。优选的，所述酸性盐包括硫酸铁、氯化铁、硝酸铁、硫酸铝、氯化铝，硫酸铜、氯化铜中的一种或多种；最优选的所述酸性盐包括硫酸铁、氯化铁、硝酸铁的一种或多种。本专利技术使用的浸取试剂为硫酸铁和硫酸亚铁等常见的金属盐，具有价格便宜、来源广泛、无污染并且对锂的浸出效率高的优势。进一步优选的，所述酸性盐中阳离子与所述还原剂中阳离子的摩尔比为(0.7-1.3)：1。当酸性盐中阳离子与还原剂中阳离子的摩尔比大于1.3:1时，则溶液中杂质较多；当酸性盐中阳离子与还原剂中阳离子的摩尔比小于0.7:1时，则镍钴锰锂元素的浸出率下降。因此，当所述酸性盐中阳离子与所述还原剂中阳离子的摩尔比为(0.7-1.3)：1时，浸出效率最好、浸出液中杂质最少。其中，所述加热的温度为70-90℃，所述反应的时间为35-60min；优选为加热的温度为80℃，反应的时间为40min本专利技术的镍钴锰酸锂粉料经还原剂和酸性盐混合物的浸取后，浸出的镍、钴、锰和锂以离子的状态存在于浸出液中，而副产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，其特征在于，包括：/n(1)将镍钴锰酸锂粉料放入还原剂和酸性盐的混合溶液中，加热搅拌，反应结束后过滤得到浸出液和浸出渣；/n(2)加碱调节所述浸出液的pH，过滤得到溶液a和杂质；/n(3)采用酸溶解所述杂质与所述浸出渣得到酸性盐，将所述酸性盐返回步骤(1)循环利用；/n(4)在所述溶液a中加碱，过滤得到镍钴锰氢氧化物和溶液b；/n(5)在所述溶液b中加入锂盐沉淀剂，过滤得到锂盐和母液，所述母液返回步骤(1)循环利用。/n

【技术特征摘要】
1.一种镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，其特征在于，包括：
(1)将镍钴锰酸锂粉料放入还原剂和酸性盐的混合溶液中，加热搅拌，反应结束后过滤得到浸出液和浸出渣；
(2)加碱调节所述浸出液的pH，过滤得到溶液a和杂质；
(3)采用酸溶解所述杂质与所述浸出渣得到酸性盐，将所述酸性盐返回步骤(1)循环利用；
(4)在所述溶液a中加碱，过滤得到镍钴锰氢氧化物和溶液b；
(5)在所述溶液b中加入锂盐沉淀剂，过滤得到锂盐和母液，所述母液返回步骤(1)循环利用。


2.根据权利要求1所述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，其特征在于，所述还原剂包括硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，其特征在于，所述酸性盐包括硫酸铁、氯化铁、硝酸铁、硫酸铝、氯化铝，硫酸铜、氯化铜中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的镍钴锰酸锂电池正极材料的综合回收方法，其特征在于，所述酸性盐中阳离子与所述还原剂中阳离子的摩尔比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：代杨，许兆东，曹玉欣，张琦，华东，
申请(专利权)人：贵州红星电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52