废锂离子电池的处理方法技术

提供能够回收废锂离子电池中包含的作为有价金属的铜、镍和钴并且有效地分离铜与镍和钴的方法。本发明专利技术的废锂离子电池的处理方法具有：合金生成工序S1，将废锂离子电池投入炉中进行加热来对其进行熔解，得到含有铜、镍和钴的合金；和电解精制工序S2，将合金作为阳极置入硫酸酸性溶液中，进行向该阳极与阴极之间通电的电解处理，从而使合金中包含的铜电析出在阴极上而将铜与镍和钴分离。

Treatment of spent lithium ion batteries

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废锂离子电池的处理方法
本专利技术涉及一种废锂离子电池的处理方法，更详细地说，涉及一种将废锂离子电池中含有的铜、镍和钴分离并回收的处理方法。
技术介绍
据预测在锂离子电池的用途扩大而生产量提高的过程中，达到寿命而不能使用的锂离子电池、在锂离子电池的制造过程中产生的不良部材等(以下，统称为“废锂离子电池”)将进一步增加。在这种废锂离子电池中包含大量铜、镍、钴等有价金属，期望将这些有价金属回收并循环，而不是直接填埋废锂离子电池作为工业废弃物来处置。然而，在废锂离子电池中除了使用上述有价金属以外，还使用了像铁、铝那样即使花费劳力和时间来回收经济性也不太高的金属、像塑料部件那样难以直接回收的物质、以及像包含磷、氟的有机物质的电解液那样不仅在技术上不容易回收而且基于环境方面的考虑也不能直接废弃的物质等各种材料。因此，要高效地将它们分离从而回收有价金属并不容易。另外，用于锂离子电池的有机类电解液的活性度强，而且，作为电池使用时，有时处于充电来的电荷仍残留的状态。因此，若拆开废锂离子电池不小心，则电池的正极和负极发生短路，从而存在发热、电解液起火等危险。如上所述，在废锂离子电池的处理中，在处理中存在需要注意以及花费劳力和时间的问题。因此，对废锂离子电池进行处理来回收有价金属时，采用进行以下两个阶段的熔解处理的方法，首先，进行将废锂离子电池放入炉中瞬间在高温条件下熔融的处理，或者对大量废锂离子电池进行处理的情况下，进行在分解电解液所需要的400℃～600℃左右的温度条件下通过加热(焙烧)来除去残留在电池中的电荷并且分解有机类电解液的无害化处理作为前处理。然后，将无害化处理完成后的废锂离子电池放入电炉等中，加热至更高温度，进行使有价金属熔融的干式处理从而将大部分铁、铝分配并分离至炉渣中，得到铜、镍、钴为主要成分的合金金属。通过上述以往的方法得到的合金金属能够以作为不锈钢原料的镍铁的形式再利用，合金金属中含有的除镍以外的钴、铜等有价成分作为不锈钢原料是没有用处的，不能有效地回收，造成资源浪费。因此，在也想要有效回收铜、钴的情况下，需要将得到的合金金属先溶解在酸等中然后再进行分离精制。然而，废锂离子电池中含有的铜由于是被用作电极、布线材料，因此，通常比镍的含量更多，不能直接利用例如由镍氧化物矿石冶炼镍的方法(镍氧化物矿石的冶炼方法)的工艺。作为通过使合金金属浸出到酸中来分离铜与镍和钴的方法，例如存在专利文献1中公开的方法。该方法是通过在用酸浸出合金的工序中使镍、钴等有价金属溶解在浸出液中，同时以固体状态残留大部分铜，能够简化或省略将浸出后液中溶解的铜除去所需要的处理，提高处理效率而且降低处理成本的方法。具体而言，其是包括加热工序以及浸出工序的方法，所述加热工序是，将锂离子电池加热至450℃～650℃，所述浸出工序是，用包含溶解该电池粉末中包含的全部金属成分所需要的0.9倍摩尔当量～1.5倍摩尔当量的硫酸的浸出液使加热工序后得到的电池粉末浸出，同时在测定的浸出液的以银/氯化银电极为参比电极的氧化还原电位(ORP)的值大于0mV前结束浸出。该专利文献1公开的可称为选择浸出法的方法具有能够高效处理这种优点。然而，要用酸浸出合金时，多数情况下需要使用氧气、空气等气体、过氧化氢等氧化剂。另外，存在有时对酸溶液进行升温以升高温度等的在设备、运转方面需要劳力和时间的问题。如上所述，通过高效地对含有铜、镍和钴的合金进行酸溶解来分离铜与镍和钴并不容易。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2017-36489号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术是基于上述实际情况而提出的，其目的在于，提供能够从废锂离子电池回收作为有价金属的铜、镍和钴并且有效地分离铜与镍和钴的方法。解决课题的技术手段本专利技术人经过反复研究发现，通过在将废锂离子电池熔解而得到含有铜、镍和钴的合金后以该合金作为阳极在硫酸酸性溶液中实施电解处理从而能够有效地解决上述课题，至此完成了本专利技术。(1)本专利技术的第一专利技术是一种废锂离子电池的处理方法，其具有：合金生成工序，通过将废锂离子电池投入炉中进行加热来对其进行熔解，得到含有铜、镍和钴的合金；和电解精制工序，将所述合金作为阳极置入硫酸酸性溶液中，进行向该阳极与阴极之间通电的电解处理，从而使该合金中包含的铜电析出在该阴极上而将铜与镍和钴分离。(2)本专利技术的第二专利技术是一种废锂离子电池的处理方法，在第一专利技术中，在所述电解精制工序中，将所述阳极的电流密度设为3A/m2以上且3000A/m2以下的范围。(3)本专利技术的第三专利技术是一种废锂离子电池的处理方法，在第一或第二专利技术中，在所述电解精制工序中，将作为电解液的所述硫酸酸性溶液中的铜浓度保持在5g/L以上且50g/L以下的范围来进行电解处理。(4)本专利技术的第四专利技术是一种废锂离子电池的处理方法，在第一至第三中任一项所述的专利技术中，所述合金在0.5重量％以上且2.0重量％以下的范围内含有磷，在所述电解精制中，使用所述合金作为阳极。(5)本专利技术的第五专利技术是一种废锂离子电池的处理方法，在第一至第四中任一项所述的专利技术中，还具有：电解提取工序，将所述电解精制工序中的电解处理后的电解液供给至电解槽，使用不溶性阳极使残留在该电解液中的铜电析出。(6)本专利技术的第六专利技术是一种废锂离子电池的处理方法，在第五专利技术中，将经历所述电解提取工序后从所述电解槽排出的电解液作为在所述电解精制工序中使用的电解液反复供给。(7)本专利技术的第七专利技术是一种废锂离子电池的处理方法，在第一专利技术中，还具有：杂质除去工序，回收在所述电解精制工序中的电解处理后得到的电解液的至少一部分，在该电解液中添加氧化剂和中和剂，将氧化还原电位(参比电极：银/氯化银电极)调节为570mV以上、pH为3以上且5以下的范围来除去杂质成分；之后，在通过固液分离而得到的滤液中添加硫酸从而将pH调节为1.5以下，将pH调节后的滤液作为在所述电解精制工序中使用的电解液反复供给。(8)本专利技术的第八专利技术是一种废锂离子电池的处理方法，在第一专利技术中，还具有：杂质除去工序，回收在所述电解精制工序中的电解处理后得到的电解液的至少一部分，在该电解液的pH为1.5以下的阶段，在该电解液中添加氧化剂，将氧化还原电位(参比电极：银/氯化银电极)调节为570mV以上，然后，再添加氧化剂和中和剂，使pH升高至3并且将氧化还原电位调节为300mV以上来除去杂质成分；之后，在通过固液分离而得到的滤液中添加硫酸从而将pH调节为1.5以下，将pH调节后的滤液作为在所述电解精制工序中使用的电解液反复供给。专利技术效果根据本专利技术的方法，能够从废锂离子电池回收作为有价金属的铜、镍、和钴，而且能够有效地将该铜与镍和钴分离。附图说明图1是表示电析出在阴极上的铜中的镍品位将是0.1重量％以下的电解液的pH与阴极电流密度的关系的图。具体实施方式下面，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废锂离子电池的处理方法，其中，其具有：/n合金生成工序，通过将废锂离子电池投入炉中进行加热来对其进行熔解，得到含有铜、镍和钴的合金；和/n电解精制工序，将所述合金作为阳极置入硫酸酸性溶液中，进行向该阳极与阴极之间通电的电解处理，从而使该合金中包含的铜电析出在该阴极上而将铜与镍和钴分离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171124 JP 2017-225797;20171219 JP 2017-2429071.一种废锂离子电池的处理方法，其中，其具有：
合金生成工序，通过将废锂离子电池投入炉中进行加热来对其进行熔解，得到含有铜、镍和钴的合金；和
电解精制工序，将所述合金作为阳极置入硫酸酸性溶液中，进行向该阳极与阴极之间通电的电解处理，从而使该合金中包含的铜电析出在该阴极上而将铜与镍和钴分离。


2.如权利要求1所述的废锂离子电池的处理方法，其中，
在所述电解精制工序中，将所述阳极的电流密度设为3A/m2以上且3000A/m2以下的范围。


3.如权利要求1或2所述的废锂离子电池的处理方法，其中，
在所述电解精制工序中，将作为电解液的所述硫酸酸性溶液中的铜浓度保持在5g/L以上且50g/L以下的范围来进行电解处理。


4.如权利要求1～3中任一项所述的废锂离子电池的处理方法，其中，
所述合金在0.5重量％以上且2.0重量％以下的范围内含有磷，
在所述电解精制中，使用所述合金作为阳极。


5.如权利要求1～4中任一项所述的废锂离子电池的处理方法，其中，
还具有：电解提取工序，将所述电解精制工序中的电解处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹之内宏，浅野聪，丹敏郎，小林宙，竹田贤二，
申请(专利权)人：住友金属矿山株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP