用于从溶液中提取元素的方法技术

提供了用于从镍(II)/锂(I)(Ni

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从溶液中提取元素的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请依赖于并要求提交于2018年11月2日的美国临时申请第62/754,739号的优先权，其全部内容通过援引并入本文。


[0003]本公开涉及从溶液中回收元素的方法。更特别地，本公开涉及回收锂和镍，诸如任选地由锂镍氧化物(例如LiNiO2)材料脱锂之后的废物流产生的锂和镍的方法。

技术介绍

[0004]锂离子电池越来越多地用于重要的应用中，诸如为电动汽车、蜂窝电话和照相机供电。这样的电池在广范围的
中的增加的应用增加了从这些材料的生产中或从废旧锂化电池中以成本效益且时间高效的方式提取呈废物流产生的有价值的元素(诸如镍和锂)的必要性。从这些废物流中提取的材料可以再循环回制造过程中，或者出售且在其他相关过程中实施。因此，镍和锂回收使得用于提取锂化的镍氧化物活性材料的经济可行的方法成为可能。
[0005]根据本领域当前使用的典型提取方法，对废旧锂离子电池进行机械分离。机械分离方法包括拆封、拆卸和切碎(shredding)待再循环的电池。如果没有适当地捕获废物，这样的方法可能既浪费时间又对环境不友好。切碎之后，可以通过酸浸工艺将有价值的金属(诸如镍和锂)从电池中浸出。然后，分离组分中的每一种，使得可以由各个酸浸过的金属形成沉淀。在电池的阴极生产期间，材料脱锂后呈废物而产生的富Ni和Li提取物可以直接进行再循环，或作为废物丢弃。
[0006]不幸的是，当前的提取或再循环方法经常利用产生必须处理的大量废物的各种氧化剂，从而需要清理时间和成本。而且，这些方法可能不能提供所提取的组分的有效分离，从而使得不可能单独回收材料。这样的缺陷减少了可以回收的材料的量，并且也增加了产生的废物的量和与提取电池材料相关的成本两者。
[0007]尝试了多阶段共提取以便同时回收多种材料(诸如镍和锂两者)。这些方法虽然能够产生各个提取的材料，但为了产生各个提取的材料需要四个共提取阶段和总共六个步骤。因此，当前的共提取方法非常浪费时间，因为必须隔开地进行每个步骤。而且，由于在每一个步骤中需要不同的溶剂，因此在共提取方法期间所需的溶剂的量在金钱上是昂贵的。
[0008]因此，需要新的方法来提高从电池废物流中提取材料(诸如镍和锂)的效率和输出。

技术实现思路

[0009]提供以下
技术实现思路
以促进对本公开的独特的创新性特征中的一些的理解，并且不旨在作为完整描述。本公开的各个方面的完整的理解可以通过将整个说明书、权利要求、附图和摘要作为整体获得。
[0010]提供了用于从镍(II)/锂(I)(Ni
2+
/Li
+
)溶液中提取锂和镍的方法，所述溶液任选地作为适合用于电池的材料脱锂后的结果而提供。Ni
2+
/Li
+
溶液也可以包含一定水平的Ni(III)和Ni(IV)。据发现，某些环路方法允许以时间高效且成本效益的方式单独地几乎完全回收镍和锂。用于从Ni
2+
/Li
+
溶液中提取镍和锂的方法任选地包括提供包括一定量的锂和一定量的镍的Ni
2+
/Li
+
溶液；以及用碱剂处理所述Ni
2+
/Li
+
溶液以调节所述Ni
2+
/Li
+
溶液的pH至约1.0与约10.0之间。所述方法进一步包括用镍选择性提取剂处理所述Ni
2+
/Li
+
溶液，所述镍选择性提取剂适合于在所述pH下从Ni
2+
/Li
+
溶液中提取镍，从而产生任选地具有少于百万分之1000的Ni
2+
的Li
+
溶液(贫镍溶液)。
[0011]在一些方面，与碱剂组合之后的所述Ni
2+
/Li
+
溶液的pH大于3.0。所述碱剂任选地选自由以下组成的组：氢氧化钠、氢氧化钾、氨水以及前述中的至少两种的组合。
[0012]在一些方面，所述镍选择性提取剂是肟或羧酸。肟任选地选自由以下组成的组：5
‑
壬基水杨醛肟、5
‑
十二烷基水杨醛肟、5
‑
壬基
‑2‑
羟基苯乙酮肟以及前述中的至少两种的组合。羧酸任选地为叔羧酸(tertiary carboxylic acid)，任选地为新癸酸。
[0013]任选地，所述镍选择性提取剂进一步包括烃。所述烃任选地选自由以下组成的组：煤油、石蜡、环烷烃以及前述中的至少两种的组合。任选地，所述镍选择性提取剂和烃以按体积计10％:90％至按体积计30％:70％存在。
[0014]在一些方面，当用镍选择性提取剂处理所述Ni
2+
/Li
+
溶液时，所述Ni
2+
/Li
+
溶液的pH为3.0至8.0。用镍选择性提取剂处理所述Ni
2+
/Li
+
溶液的步骤任选地在约7.0的pH下进行，任选地由与碱剂组合而产生。
[0015]由所述镍提取产生的所得Li
+
溶液任选地小于百万分之1000的Ni，任选地小于百万分之100的Ni，任选地小于百万分之10的Ni。
[0016]在一些方面，所述方法进一步包括用碳酸化剂处理所述Li
+
溶液以产生锂盐。所述碳酸化剂任选地选自由以下组成的组：二氧化碳(CO2)、铵、碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢盐以及前述中的至少两种的组合。任选地，将所述碳酸锂过滤并洗涤。
[0017]在一些方面，所述方法进一步包括用锂选择性提取剂处理所述Li
+
溶液以产生浓缩的锂盐溶液。所述锂选择性提取剂任选地是2
‑
乙基己基膦酸、单
‑2‑
乙基己基酯、新癸酸或前述中的至少两种的组合。任选地，所述锂选择性提取剂进一步包括烃。所述烃任选地是煤油、石蜡、环烷烃或前述中的至少两种的组合。
附图说明
[0018]在附图中陈述的本公开的方面本质上是说明性和示例性的，并且不旨在限制由权利要求所限定的主题。当结合以下附图阅读时，可以理解以下本公开的说明性方面的详细描述，以及其中：
[0019]图1是根据一些方面的方法的说明性示意图，展示了从示例性废物或其他材料中任选的连续提取材料；
[0020]图2展示了具有多个提取阶段和多个剥离(strip)阶段的如本文提供的方法的流程图，展示了提取(E)、洗涤(W)以及剥离(S)的各个阶段，展示了有机阶段(organic stage)的流动、输入Ni
2+
/Li
2+
溶液以及罐，该罐收集在方法中展示的如本文提供的方法的镍提取步骤的输出，其中剥离步骤是并联(A)或串联(B)的；以及
[0021]图3是根据一些方面的如本文提供的说明性方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从镍(II)/锂(I)(Ni
2+
/Li
+
)溶液中提取镍、锂或两者的方法，所述方法包括：(A)提供包括一定量的锂和一定量的镍的Ni
2+
/Li
+
溶液；(B)用碱剂处理所述Ni
2+
/Li
+
溶液以调节所述Ni
2+
/Li
+
溶液的pH至约1.0至约10.0，任选地约5.0至约10.0，任选地6.0至约10.0之间；以及(C)用镍选择性提取剂处理所述Ni
2+
/Li
+
溶液，所述镍选择性提取剂适合于在所述pH下从所述Ni
2+
/Li
+
溶液中提取镍，从而产生具有的Ni
2+
比所述Ni
2+
/Li
+
溶液低的Li
+
溶液。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括分离锂盐，任选地通过用碳酸化剂处理所述Li
+
溶液以产生锂盐。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述碳酸化剂选自由以下组成的组：二氧化碳(CO2)、碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢盐以及前述中的至少两种的组合。4.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述锂盐过滤并洗涤。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其中，所述Li
+
溶液包括少于百万分之1000的Ni
2+
，任选地少于百万分之100的Ni
2+
，任选地少于百万分之10的Ni
2+
。6.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其中，所述碱剂选自由以下组成的组：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵以及前述中的至少两种的组合。7.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其中，所述镍选择性提取剂是肟。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述肟选自由以下组成的组：5
‑
壬基水杨醛肟、5
‑
十二烷基水杨醛肟、5
‑
壬基
...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：