一种锂电池报废正极材料回收过程中的除杂和处理方法技术

本申请实施例公开了一种锂电池报废正极材料回收过程中的除杂和处理方法。锂电池报废正极材料浸出液中至少包含钙离子、镁离子或铅离子；在除去钙离子、镁离子或铅离子之前，该方法包括：在第二反应釜中加入适量第二底液，并将第二反应釜中的反应温度维持在高于室温的第二温度，之后向第二反应釜中通入保护气体；第二温度为40‑70℃中任一值；分别将第一滤液、络合剂和第二碱溶液以适宜流速泵入第二反应釜中反应第三时间后溢出第二反应釜；在第三时间里，维持反应稳定在第二温度下进行，并且通过调整第二碱溶液的流速使得反应稳定在第一pH范围进行；第一pH范围为pH＝10.5‑11.8；之后进行第二分离过程，并得到目标物质沉淀和第二滤液；第二滤液中含有锂离子。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池报废正极材料回收过程中的除杂和处理方法分案说明本申请是针对申请日为2020年11月26日，申请号为202011347197.8，专利技术名称为一种锂电池报废正极材料回收过程中的除杂和处理方法的中国申请，提出的分案申请。
本申请涉及材料回收
，特别涉及一种锂电池报废正极材料回收过程中的除杂和处理方法。
技术介绍
在锂电池报废正极材料的回收过程中，溶出的镍钴锰溶液中往往含有多种金属杂质(例如，Fe、Al、Cu、Ca、Mg或Pb等)，如果杂质不去除，上述杂质会对锂电池报废正极材料回收后合成的锂电池正极材料的品质和性能造成影响。现有技术中对Fe、Al、Ca、Mg等金属杂质的除杂方法，存在沉淀难以过滤和洗涤的问题，造成实际的滤液中残留不能过滤的杂质沉淀，该杂质沉淀会混入后续的步骤中，最终造成三元前驱体产品中杂质含量高。同时，由于沉淀难以过滤和洗涤，在过滤过程中对过滤设备的要求较高、对清洗用水的需求量增大，并且需要更多时间进行过滤，甚至有部分胶状滤渣含液率高，且易堵塞过滤材料，导致无法洗涤，使得过滤和洗涤的操作难度加大，镍钴锰金属的回收率降低，回收成本升高。此外，三元正极材料的前驱体(或称为三元前驱体)共沉淀过程是锂电池正极材料制备的重要环节。前驱体产品的性能直接影响正极材料的性能。用于前驱体共沉淀的设备价值高、制造精密，提高前驱体的生产效率对于整个回收过程的成本影响尤为关键。在通常的三元前驱体共沉淀过程中，采用在线pH计对回收过程的pH值进行精确的控制，以保证前驱体的品质。申请人的研究旨在解决在线pH计在锂离子浓度高的溶液中，容易出现锂离子中毒现象，并影响共沉淀过程的稳定性。同时，采用氢氧化钠作为沉淀剂，大大提高生产效率，减少回收过程中水的用量，缩小设备体积。基于以上两个原因，本专利技术在三元前驱体共沉淀过程前去除锂离子，在不显著影响回收过程生产效率的前提下，通过控制反应条件沉淀容易洗涤的镍钴锰等金属的氢氧化物。因此，有必要提供一种锂电池报废正极材料回收过程中的除杂和处理方法。
技术实现思路
本申请实施例提供一种锂电池报废正极材料回收过程中的除杂和处理方法，所述方法包括：(1)在高于室温的第一温度和固定的第一pH的稳定环境下，控制锂电池报废正极材料浸出液和第一碱溶液的流速沉淀除去铁离子、铝离子和至少部分铜离子，得到第一滤液；(2)在高于室温的第二温度和固定的第一pH范围下，控制所述第一滤液、络合剂和第二碱溶液的流速将锂离子去除，分离出含有锂离子的第二滤液，得到目标物质沉淀；(3)对所述目标物质沉淀进行溶解，得到第一溶液；(4)在高于室温的第三温度和固定的氟离子浓度下，控制所述第一溶液和含氟沉淀剂的流速沉淀除去钙离子、镁离子和至少部分铅离子，得到目标溶液；所述除杂和处理方法在可连续操作的溢流反应釜中进行。本申请实施例提供一种锂电池报废正极材料回收过程中的除杂和处理方法，所述方法包括：在第一反应釜中加入适量第一底液，并将所述第一反应釜中的反应温度维持在高于室温的第一温度；分别将锂电池报废正极材料浸出液和第一碱溶液以适宜流速泵入所述第一反应釜中反应第一时间后溢出所述第一反应釜；其中，在所述第一时间里，维持反应稳定在所述第一温度下进行，并且通过调整所述第一碱溶液的流速使得所述反应稳定在第一pH值下进行；之后进行第一分离过程，并得到第一杂质和第一滤液。在一些实施例中，在进行第一分离过程之前，所述方法还包括：将溢出所述第一反应釜的混合物进行陈化，将陈化温度维持在所述第一温度，并陈化第二时间。在一些实施例中，所述方法还包括：在第二反应釜中加入适量第二底液，并将所述第二反应釜中的反应温度维持在高于室温的第二温度，之后向所述第二反应釜中通入保护气体；分别将所述第一滤液、络合剂和第二碱溶液以适宜流速泵入所述第二反应釜中反应第三时间后溢出所述第二反应釜；其中，在所述第三时间里，维持反应稳定在所述第二温度下进行，并且通过调整所述第二碱溶液的流速使得所述反应稳定在第一pH范围进行；之后进行第二分离过程，并得到目标物质沉淀和第二滤液；其中，所述第二滤液中含有锂离子。在一些实施例中，在进行第二分离过程之前，所述方法还包括：将溢出所述第二反应釜的混合物进行陈化，将陈化温度维持在所述第二温度，并陈化第四时间。在一些实施例中，所述方法还包括：对所述目标物质沉淀进行溶解，得到第一溶液；将所述第三反应釜中的反应温度维持在高于室温的第三温度；分别将所述第一溶液和含氟沉淀剂以适宜流速泵入所述第三反应釜中反应第五时间后溢出所述第三反应釜；其中，在所述第五时间里，维持反应稳定在所述第三温度下进行，并且通过调整所述含氟沉淀剂的流速使得所述第三反应釜中反应物的氟离子浓度稳定在第一浓度范围；之后进行第三分离过程，并得到第二杂质和目标溶液。在一些实施例中，在进行第三分离过程之前，所述方法还包括：将溢出所述第三反应釜的混合物进行陈化，将陈化温度维持在所述第三温度，并陈化第六时间；将陈化后的混合物静置第七时间。在一些实施例中，所述除杂方法能够连续对所述锂电池报废正极材料浸出液进行处理。在一些实施例中，在对锂电池报废正极材料浸出液进行沉淀处理之前，所述方法还包括：在所述锂电池报废正极材料中加入浸出剂至pH为第二范围进行溶解，之后进行第四分离过程，并得到第三杂质和所述锂电池报废正极材料浸出液；其中，所述浸出剂至少包括还原剂、第一酸和水。在一些实施例中，所述锂电池报废正极材料包括锂镍钴锰氧化物电池材料、锂钴氧化物电池材料、锂钴锰氧化物电池材料、锂钴氧化铝电池材料、锂锰氧化物电池材料中的一种或多种。在一些实施例中，所述方法还包括：在所述目标溶液中加入第三碱溶液，得到前驱体沉淀。在一些实施例中，所述第一底液为去离子水或pH为所述第一pH值的溶液。在一些实施例中，所述第一温度为50-90℃中任一值。在一些实施例中，所述第一碱溶液包括氢氧化锂。在一些实施例中，所述第一pH值为pH＝5.5-6.7中任一值。在一些实施例中，所述第一时间为2-10h。在一些实施例中，所述第一杂质包括氢氧化铁、氢氧化铝和氢氧化铜中的一种或多种。在一些实施例中，所述第二时间为0.5-2h。在一些实施例中，所述第二底液包括氨水。在一些实施例中，所述第二温度为40-70℃中任一值。在一些实施例中，所述保护气体包括氮气或惰性气体。在一些实施例中，所述络合剂包括氨水。在一些实施例中，所述第二碱溶液包括氢氧化锂。在一些实施例中，所述第一pH范围为pH＝10.5-11.8。在一些实施例中，所述第三时间为2-10h。在一些实施例中，所述第四时间为0.5-2h。在一些实施例中，所述对所述目标物质沉淀进行溶解，得到第一溶液包括：在所述目标物质沉淀中加入浸出剂至pH为第三范围进行溶解，得到含有目标物质的溶液；向所述含有目标物质的溶液中加入适量的第四碱溶液至pH为第四范围，得到所述第一溶液。在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池报废正极材料浸出液的处理方法，其特征在于，所述锂电池报废正极材料浸出液中至少包含钙离子、镁离子或铅离子；在除去钙离子、镁离子或铅离子之前，所述方法包括：/n在第二反应釜中加入适量第二底液，并将所述第二反应釜中的反应温度维持在高于室温的第二温度，之后向所述第二反应釜中通入保护气体；其中，所述第二温度为40-70℃中任一值；/n分别将第一滤液、络合剂和第二碱溶液以适宜流速泵入所述第二反应釜中反应第三时间后溢出所述第二反应釜；其中，在所述第三时间里，维持反应稳定在所述第二温度下进行，并且通过调整所述第二碱溶液的流速使得所述反应稳定在第一pH范围进行；其中，所述第一pH范围为pH＝10.5-11.8；/n之后进行第二分离过程，并得到目标物质沉淀和第二滤液；其中，所述第二滤液中含有锂离子。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池报废正极材料浸出液的处理方法，其特征在于，所述锂电池报废正极材料浸出液中至少包含钙离子、镁离子或铅离子；在除去钙离子、镁离子或铅离子之前，所述方法包括：
在第二反应釜中加入适量第二底液，并将所述第二反应釜中的反应温度维持在高于室温的第二温度，之后向所述第二反应釜中通入保护气体；其中，所述第二温度为40-70℃中任一值；
分别将第一滤液、络合剂和第二碱溶液以适宜流速泵入所述第二反应釜中反应第三时间后溢出所述第二反应釜；其中，在所述第三时间里，维持反应稳定在所述第二温度下进行，并且通过调整所述第二碱溶液的流速使得所述反应稳定在第一pH范围进行；其中，所述第一pH范围为pH＝10.5-11.8；
之后进行第二分离过程，并得到目标物质沉淀和第二滤液；其中，所述第二滤液中含有锂离子。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述第二分离过程之前，所述方法还包括：
将溢出所述第二反应釜的混合物进行陈化，将陈化温度维持在所述第二温度，并陈化第四时间。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述目标物质沉淀中加入浸出剂至pH为第三范围进行溶解，得到含有目标物质的溶液；其中，所述浸出剂至少包括还原剂、第一酸和水；
向所述含有目标物质的溶液中加入适量的第四碱溶液至pH为第四范围，得到所述第一溶液。

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【专利技术属性】
技术研发人员：容忠言，张久俊，戴林杉，隋邦杰，时一方，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51