一种废动力电池的回收处理方法技术

本发明专利技术公开了一种废动力电池的回收处理方法，锂离子电池技术领域。废动力电池的回收处理方法包括：将电池粉和助燃剂进行还原焙烧，再以还原焙烧之后的电池粉为原料进行金属回收；其中，助燃剂为碳酸盐。发明专利技术人创造性地在还原焙烧过程中加入碳酸钠和/或碳酸钾作为助燃剂，通过对还原焙烧阶段的改进配合常规的金属分离工艺，能够显著提升锂的浸出率。能够显著提升锂的浸出率。能够显著提升锂的浸出率。

【技术实现步骤摘要】
一种废动力电池的回收处理方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种废动力电池的回收处理方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的推广应用，报废的动力电池也越来越多，拆解的动力电池粉含有大量的镍、钴、锰、锂、铜等有价金属，特别是锂的回收价值非常高。
[0003]目前，动力电池的回收方法主要有两种：
[0004]第一种方法是先回收镍钴锰，再回收锂。具体地，电池粉采用还原溶解，溶解除镍钴锰锂溶液，经过化学方法除去溶液中的铁，再用萃取法回收镍、钴、锰，萃取余液回收锂。该工艺电池粉还原溶解较缓慢，锂的收率低，同时成本高。
[0005]第二种方法是静态还原焙烧电池粉，回收锂后再回收镍、钴、锰。具体地，先把电池粉在静态的还原炉中还原焙烧，焙烧的正极粉经过破碎、筛分等工序后，直接水浸出锂并回收锂，在酸溶解浸出锂的浸出渣，浸出液通过萃取法回收镍、钴、锰。该方法同样存在锂的收率低以及成本高的问题。
[0006]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种废动力电池的回收处理方法，旨在显著提升锂的收率。
[0008]本专利技术是这样实现的：
[0009]本专利技术提出一种废动力电池的回收处理方法，包括：将电池粉和助燃剂进行还原焙烧，再以还原焙烧之后的电池粉为原料进行金属回收；其中，助燃剂为碳酸盐。
[0010]本专利技术具有以下有益效果：专利技术人创造性地在还原焙烧过程中加入碳酸盐作为助燃剂，通过对还原焙烧阶段的改进配合常规的金属分离工艺，能够显著提升锂的浸出率。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0012]图1为本专利技术实施例提供的废动力电池的回收处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0013]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建
议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0014]请参照图1，本专利技术实施例提出一种废动力电池的回收处理方法，包括还原焙烧和金属回收，专利技术人主要通过对还原焙烧阶段进行了改进，配合常规的金属回收工艺，能够显著提高锂的浸出率，具有很好的经济价值。
[0015]S1、还原焙烧
[0016]将电池粉和助燃剂进行还原焙烧，其中，助燃剂为碳酸盐。在一些实施例中，助燃剂选自碳酸钠、碳酸钾和碳酸氢钠中的至少一种。专利技术人创造性地在还原焙烧阶段加入助燃剂，发现焙烧之后配合常规的金属回收工艺即可显著提升锂的浸出率。
[0017]专利技术人对锂浸出率能够显著提升的机理进行了一定的探究，化学反应方程式如下：
[0018]12LiNixCoyMnzO2(s)+7C(s)+助燃剂
→
6Li2CO3(s)+12(x
‑
zm/n)Ni(s)+12(z/n)(NiO)m
·
(MnO)n(s)+12yCo(s)+3z(1+m/n)CO2(g)(1)。
[0019]专利技术人猜测助燃剂在焙烧过程中主要起到加快还原反应进行。
[0020]具体地，电池粉是通过将废动力电池进行放电、破碎后得到，粒径大于100目。
[0021]在一些实施例中，助燃剂为碳酸钠，且助燃剂与电池粉的质量比为2.5
‑
7:10；优选为4
‑
6:10，可以为2.5:10、3:10、4:10、5:10、6:10、7:10等，也可以为以上任意相邻比例值中的中间值。
[0022]助燃剂的用量过小，不利于大幅度提升锂的浸出率；助燃剂的用量过大会造成原料浪费，且不会进一步提高锂的回收率。
[0023]进一步地，还原焙烧的过程中所用的还原剂选自氢气、炭质还原剂和生物质中的任意一种；可以为氢气，也可以为一般的炭质还原剂。
[0024]在优选的实施例中，还原剂为炭质还原剂，如石墨电极粉。采用氢气的操作温度更低，但是安全性差。石墨电极粉与电池粉的质量比为2
‑
4:10，可以为2:10、3:10、4:10等，也可以为以上任意相邻比例值中的中间值。
[0025]进一步地，还原焙烧的过程中，控制焙烧温度为600
‑
700℃(优选为600
‑
650℃)，焙烧时间为1
‑
3h，以2h为宜。具体地，焙烧温度可以为600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃、等，也可以为以上任意相邻温度值中的中间值；焙烧时间可以为1h、2h、3h等，也可以为以上任意相邻时间值中的中间值。
[0026]专利技术人发现，焙烧温度和焙烧时间也对锂浸出率有显著的影响，焙烧温度过低会降低锂的浸出率；焙烧温度过高会显著增加能耗，但锂的浸出率并没有明显增加。
[0027]在优选的实施例中，还原焙烧是进行动态还原焙烧，相比于静态还原焙烧，动态还原焙烧过程中会对原料进行翻动，有利于进一步提升锂的浸出率。
[0028]S2、金属回收
[0029]以还原焙烧之后的电池粉为原料进行金属回收，包括：将还原焙烧之后的电池粉进行溶解并过滤，得到滤液和滤渣，对滤液进行蒸发并分离以得到碳酸锂。碳酸锂可以溶于水在滤液中存在，通过蒸发将碳酸锂沉积下来得到分离；而镍、钴和锰的金属化合物是不溶于水的，在过滤之后存在于滤渣中。
[0030]在一些实施例中，将还原焙烧之后的电池粉与水混合溶解，并控制液固比为1:
0.5
‑
1.5，可以为1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.2、1:1.5等，也可以为以上任意相邻比例值之间的中间值。通过精确控制液固比，能够使碳酸锂充分溶解，也防止水的用量过大，在蒸发过程中增加能耗。
[0031]在一些实施例中，将滤液进行蒸发并离心分离，将得到的固体进行干燥得到碳酸锂；蒸发的过程中控制操作温度为80
‑
100℃，操作时间为3
‑
5h。蒸发过程控制无晶体再析出为准，以使锂元素充分的回收。
[0032]在优选的实施例中，将离心分离之后得到的液体与碳酸钠、电池粉和还原剂混合干燥，并作为还原焙烧过程的原料使用。由于碳酸钠的用量是过量的，离心分离之后的液体中存在较多的碳酸钠，可以将这部分原料循环利用，补充适量的碳酸钠、电池粉和还原剂进行干燥后，即可作为还原焙烧的原料使用。
[0033]需要补充的是，第一次回收时碳酸钠的用量按照限定的用量加入，后续试验时根据回收的碳酸钠的用量补充部分碳酸钠，使碳酸钠的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废动力电池的回收处理方法，其特征在于，包括：将电池粉和助燃剂进行还原焙烧，再以还原焙烧之后的电池粉为原料进行金属回收；其中，所述助燃剂为碳酸盐。2.根据权利要求1所述的废动力电池的回收处理方法，其特征在于，所述助燃剂为碳酸钠，且所述助燃剂与所述电池粉的质量比为2.5
‑
7:10；优选为4
‑
6:10；优选地，所述助燃剂选自碳酸钠、碳酸钾和碳酸氢钠中的至少一种；优选地，所述电池粉是通过将废动力电池进行放电、破碎后得到。3.根据权利要求1所述的废动力电池的回收处理方法，其特征在于，所述还原焙烧的过程中所用的还原剂选自氢气、炭质还原剂和生物质中的任意一种；优选为炭质还原剂。4.根据权利要求3所述的废动力电池的回收处理方法，其特征在于，所述炭质还原剂为石墨电极粉；优选地，所述石墨电极粉与所述电池粉的质量比为2
‑
4:10。5.根据权利要求1所述的废动力电池的回收处理方法，其特征在于，所述还原焙烧的过程中，控制焙烧温度为600
‑
700℃，焙烧时间为1
‑
3h；优选地，所述还原焙烧是进行动态还原焙烧。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的废动力电池的回收处理方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：权利要求书一页说明书五页附图一页，
申请(专利权)人：清远佳致新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：