一种回收失效锂电池的方法技术

本发明专利技术提供了一种回收失效锂电池的方法，将失效锂电池置于NaCl溶液中浸泡放电；将放电后的锂电池于400‑600℃条件下焙烧4‑6h；将焙烧后的锂电池在水喷淋条件下破碎成1‑10mm的片状物；将片状物在2000‑8000GS磁场强度下分别磁选出Fe、Ni和CoO；将磁选后剩余片状物风选出Al和Cu；将风选后剩余的片状物在40‑80℃的有机酸溶液中浸泡6‑10h，浸泡完成后向有机酸溶液中添加还原剂形成浅红色透明溶液；将浅红色透明溶液进行电沉积，得到Li

【技术实现步骤摘要】
一种回收失效锂电池的方法
本专利技术属锂电池回收
，具体涉及一种回收失效锂电池的方法。
技术介绍
随着汽车产业对锂离子电池需求的不断攀升，我国俨然已成为全球最大的新能源汽车市场，预计2020年我国车用动力电池需求量将达125GWh，报废量将达32GWh(约50万t)，将会迎来首次大规模的锂动力电池报废潮。据中国汽车技术研究中心数据显示，2018年我国报废的动力锂电池已达到11.8Gwh，可回收的金属为：镍1.8万吨、钴0.3万吨、锰1.12万吨、锂0.34万吨；据推测，2023年报废的动力锂电池将高达到101Gwh，可回收的金属为：镍11.9万吨、钴2.3万吨、锰7.1万吨、锂2万吨。2023年从失效动力锂电池中回收有价金属的市场总值达300亿元。动力锂电池中的钴、镍、锂等原材料均是非常重要且稀缺的战略资源，回收失效锂电池既能有效缓解目前资源匮乏的窘境，又能避免锂动力电池中的重金属和电解质对环境造成巨大的污染。如何在完全分离失效锂电池中锂、镍、钴、锰金属元素与铜、铝箔的同时，实现失效锂电池预处理过程中电解液和有机物质的无害化处理，真正实现环境保护和经济发展的双赢，促进锂电池产业良性发展，成为该领域回收的重点与难点。目前对失效锂电池的回收利用主要集中在有价金属方面，对电解液的回收或无害化处理研究较少，大规模生产时存在机械化程度低、环境污染等问题。目前，主要的回收方法有：(1)湿法浸出技术，包括失效锂电池的破碎、分离、酸浸出和固液分离等步骤，但存在操作复杂、成本高、产生废液难处理等问题；(2)火法和湿法结合技术，包括失效锂电池的破碎、剥离、氧化焙烧、湿法浸出等步骤，但存在耗能高、易产生有毒有害气体等问题；(3)湿法浸出和共沉淀结合技术，包括失效锂电池的破碎、剥离、酸浸出和分离(沉淀、络合、萃取等方法)等步骤，酸浸出工艺通常使用硫酸与双氧水，会产生二次废液，增加废液处理成本与环境污染风险。由此可知，现有的对废旧锂电池的处理方法中均存在一定的缺陷。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种回收失效锂电池的方法，该方法可有效解决现有的方法存在的有价金属回收率低，纯度低的问题。为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种回收失效锂电池的方法，包括以下步骤：(1)将失效锂电池置于NaCl溶液中浸泡放电；(2)将放电后的锂电池于400-600℃条件下焙烧4-6h；(3)将焙烧后的锂电池在水喷淋条件下破碎成1-10mm的片状物；(4)将片状物在2000-8000GS磁场强度下分别磁选出Fe、Ni和CoO；(5)将磁选后剩余片状物风选出Al和Cu；(6)将风选后剩余的片状物在40-80℃的有机酸溶液中浸泡6-10h，浸泡完成后向有机酸溶液中添加还原剂形成浅红色透明溶液；(7)将浅红色透明溶液进行电沉积，得到Li2O和Mn。进一步地，步骤(1)中NaCl溶液的浓度为0.1-0.5mol/L。进一步地，步骤(1)中浸泡放电时间为6-8h。进一步地，步骤(4)中金属Fe的磁选强度为2000-4000GS，金属Ni的磁选强度为4000-6000GS，磁性物CoO的磁选强度为6000-8000GS。进一步地，步骤(6)中片状物与有机酸溶液的质量比为1:8-12。进一步地，步骤(6)中有机酸溶液中含有甲酸和草酸中的至少一种。进一步地，当有机酸溶液中含有甲酸和草酸两种成分时，甲酸和草酸的质量比为1-3:1-4。进一步地，步骤(6)中还原剂为葡萄糖和乙醇中的至少一种，片状物与还原剂的质量比为1:1-3。进一步地，步骤(7)中电沉积的参数为：阳极材料为多孔镍镀层，阳极材料为不锈钢钛板/TiO2，槽电压为2-10V，电流密度为50-100A·m-2，阴极区电解液离子浓度为40～80mg·L-1，阴极区初始pH为2～10，电沉积时间为1～3h。上述方案所产生的有益效果为：1、本方法采用甲酸、草酸的混合液作为浸出液，并添加葡萄糖和乙醇等还原剂，能够较大程度的浸出金属离子，避免了无机酸浸出过程中有毒气体的产生，对设备的腐蚀以及废液处理难的问题。2、本专利技术在磁选、风选后进行电沉积，较传统的萃取后进行电沉积的优势在于：电池碎片经磁选与风选后，已分离出高含量高纯度的Fe、Ni、CoO、Al、Cu物质，为后续的沉积工艺减少除杂工序；采用三级萃取工艺后再进行电沉积，使操作工艺复杂化，萃取液形成的废液难处理，对环境造成污染，而本专利采用的磁选、风选和有机酸浸出技术在很大程度上规避了上述问题。3、采用金属电沉积方法能够将失效锂电池中的有价金属全部分离回收，最大程度的避免了矿产资源的浪费。附图说明图1为失效锂电池回收工艺路线图；图2为电沉积示意图；图3不同电流密度条件下阴极物沉积率曲线图；图4为不同pH值条件下的阴极物沉积率曲线图；图5为不同电沉积时间下阴极物沉积率曲线图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。实施例1一种高效回收失效锂电池的环保方法，包括以下步骤：(1)将失效锂电池置于0.2mol/LNaCl溶液中浸泡放电8h，彻底消除残余电量；(2)将浸泡放电后的失效锂电池在550℃空气氛围下焙烧4h后发现正极片上无白色的LiPF6电介质存在，隔膜已烧蚀完全无残留；(3)将焙烧后的失效锂电池在水喷淋条件下破碎至2mm的片状物；(4)将失效锂电池片状物依次在8000GS、5500GS、2000GS磁场强度下磁选出CoO、Ni、Fe物质，CoO的回收率在98.5％，Ni、Fe物质的回收率分别为99.1％、99.1％，三种物质的纯度分别为96.8％、97.1％和97.9％；(5)将磁选后剩余片状物按照密度、比重差异风选出Al、Cu金属，Al金属的回收率在98.5％，Cu金属的回收率在99.2％，两种物质的纯度分别为99.3％和99.1％；(6)按照剩余失效锂电池片状物与有机酸溶液的比例为1：8，有机酸中包含甲酸和草酸，甲酸与草酸的比例为2:1，失效锂电池片状物与葡萄糖还原剂的比例为1：2.5，将失效锂电池片状物置于圆底烧瓶内，向瓶内按比例加入有机酸溶液与还原剂，于60℃油浴条件下浸出8h；(7)以多孔镍镀层为阴极材料，不锈钢钛板/TiO2为阳极材料，槽电压为10V，电流密度为100A·m-2，阴极区电解液离子浓度为50mg·L-1，阴极区初始pH约为7，电沉积时间为3h，阴极沉积物Li2O和Mn的沉积率达到96.1％。再分别测定电流密度为20A·m-2、40A·m-2、60A·m-2和80A·m-2时的沉积情况，具体结果见图3。再分别测定阴极区初始pH约为5和9时的沉积情况，具体结果见图4。再分别测定不同沉积时间下的沉积情况，具体结果见图5。通过图3-5中的结果可知，改变电流密度对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回收失效锂电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将失效锂电池置于电解质溶液中浸泡放电；/n(2)将放电后的锂电池于400-600℃条件下焙烧4-6h；/n(3)将焙烧后的锂电池在水喷淋条件下破碎成1-10mm的片状物；/n(4)将片状物在2000-8000GS磁场强度下分别磁选出Fe、Ni和CoO；/n(5)将磁选后剩余片状物风选出Al和Cu；/n(6)将风选后剩余的片状物和还原剂加入40-80℃的有机酸溶液中进行浸泡6-10h；/n(7)将步骤(6)中浸泡后的溶液进行电沉积，得到Li

【技术特征摘要】
1.一种回收失效锂电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将失效锂电池置于电解质溶液中浸泡放电；
(2)将放电后的锂电池于400-600℃条件下焙烧4-6h；
(3)将焙烧后的锂电池在水喷淋条件下破碎成1-10mm的片状物；
(4)将片状物在2000-8000GS磁场强度下分别磁选出Fe、Ni和CoO；
(5)将磁选后剩余片状物风选出Al和Cu；
(6)将风选后剩余的片状物和还原剂加入40-80℃的有机酸溶液中进行浸泡6-10h；
(7)将步骤(6)中浸泡后的溶液进行电沉积，得到Li2O和Mn。


2.如权利要求1所述的回收失效锂电池的方法，其特征在于，步骤(1)中电解质溶液为NaCl溶液，NaCl的浓度为0.1-0.5mol/L。


3.如权利要求2所述的回收失效锂电池的方法，其特征在于，步骤(1)中浸泡放电时间为6-8h。


4.如权利要求1所述的回收失效锂电池的方法，其特征在于，步骤(4)中金属Fe的磁选强度为2000-4000GS，金属Ni的磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：常丽娟，殷志刚，卢勇，伍建军，陈思竹，
申请(专利权)人：四川省有色冶金研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51