一种废旧锂离子电池预提锂方法技术

本发明专利技术涉及废旧锂离子电池回收技术领域，提供一种废旧锂离子电池预提锂方法，包括：步骤1：对废旧锂离子电池进行预处理，得到电极活性材料粉末；步骤2：利用碱性溶液对电极活性材料粉末进行碱洗处理，过滤，除铜、铝，对碱洗处理后的电极活性材料粉末进行烘干处理；步骤3：将烘干的电极活性材料粉末与过渡金属盐溶液按一定固液比装入高压反应釜中，进行水热反应；步骤4：将水热反应后的溶液取出，过滤，得到富锂浸出液和过渡金属氧化物浸出渣；步骤5：对富锂浸出液进行净化除杂后，添加碳酸盐或碳酸氢盐进行沉锂，得到碳酸锂。本发明专利技术能够提高锂以及镍钴锰等有价金属的回收率，提高锂离子电池回收产品的纯度，且降低回收成本。且降低回收成本。且降低回收成本。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池预提锂方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂离子电池回收
，尤其是涉及一种废旧锂离子电池预提锂方法。

技术介绍

[0002]随着现代化科技的高速发展，社会能源与环境生态污染问题日益突出，尤其是各种废弃电池对环境及生态的污染问题已经成了社会关注的焦点。锂离子电池由于容量高、循环性能稳定、工作平台电压高等特点被广泛应用于动力电池和储能电池领域，而动力和储能电池对电池材料的需求通常大于常规的小型电池。因此，在未来3
‑
5年内，将有大量的锂离子电池报废，对其进行回收具有很高的社会价值。
[0003]目前国内废旧锂离子电池回收技术中，处理废旧锂离子电池电极活性材料的主流方式为：1)酸性还原浸出得到含有Li
+
、Ni
2+
、Co
2+
、Mn
2+
、Al
3+
、Fe
3+
等离子的浸出液，沉淀除铁铝，然后调节PH值分别得到单一金属的沉淀物；2)沉淀除铁铝，然后萃取镍钴锰再酸反萃得到只含镍或钴或锰的盐溶液。现有废旧锂离子电池回收技术还存在一定的缺陷，如中国专利CN104538695A公布的“镍钴锰酸锂电池中回收有价金属并制备镍钴锰酸锂的方法”利用酸浸出法回收镍钴锰酸锂废旧电池中的有价金属，先用无机酸浸出电极活性材料得到浸出液，沉淀除铁铝，然后加碱控制不同的PH值得到单一金属对应的沉淀物，最后进行锂的回收，该方法实现了对废旧三元锂离子电池的回收，但存在产品纯度不高的问题，且酸浸出过程中产生不易降解的无机酸废水造成二次污染。又如中国专利CN102162034A公布的“一种自废锂电池中回收有价金属的工艺”，利用预处理、浸出工艺、化学除杂、萃取分离等工艺步骤，实现了对钴、铜、镍、铝等有价金属的回收，但萃取分离过程中要用到价格昂贵的萃取剂，且操作复杂，该工艺虽接近在工业生产中所使用的回收工艺，但都存在回收成本高的缺点。以上工艺皆是先酸性浸出后除杂回收镍钴锰等金属最后回收锂，容易在回收镍钴锰等有价金属元素时造成锂的夹带沉淀，降低锂的回收率，且只是处理单一的一种废旧锂离子电池。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种废旧锂离子电池预提锂方法，能够提高锂以及镍钴锰等有价金属的回收率，提高锂离子电池回收产品的纯度，且降低回收成本。
[0005]本专利技术的技术方案为：
[0006]一种废旧锂离子电池预提锂方法，其特征在于，包括下述步骤：
[0007]步骤1：预处理
[0008]对废旧锂离子电池进行短路放电、拆解、破碎、焙烧、筛分，得到电极活性材料粉末；
[0009]步骤2：碱洗处理、过滤、烘干
[0010]利用碱性溶液对电极活性材料粉末进行碱洗处理，过滤，除铜、铝，对碱洗处理后
的电极活性材料粉末进行烘干处理；
[0011]步骤3：水热反应
[0012]将烘干的电极活性材料粉末与过渡金属盐溶液按一定固液比装入高压反应釜中，进行水热反应；
[0013]步骤4：过滤
[0014]将水热反应后的溶液取出，过滤，得到富锂浸出液和过渡金属氧化物浸出渣；
[0015]步骤5：净化除杂、沉锂
[0016]对富锂浸出液进行净化除杂后，添加碳酸盐或碳酸氢盐进行沉锂，得到碳酸锂。
[0017]进一步的，所述废旧锂离子电池为废旧镍酸锂锂离子电池、钴酸锂锂离子电池、锰酸锂锂离子电池、镍钴锰酸锂锂离子电池中的一种或几种。
[0018]进一步的，所述步骤1中，将所述废旧锂离子电池在亚硫酸钠溶液中进行短路放电，直至终止电压低于1V，所述亚硫酸钠溶液的溶质浓度为5
‑
20％；对短路放电后的废旧锂离子电池进行拆解得到电芯成分；对电芯成分进行破碎得到碎料；将碎料在空气气氛下以2～10℃/min的速率升温至400～600℃，保温焙烧，进行粘接剂剥离；在粘接剂剥离过程中，采用浓度不低于50mg/L的石灰水吸收剥离过程释放的废气，得到氟化钙；对剥离后的产物进行分离，得到Al、Cu箔和电极活性材料；
[0019]所述步骤2中，所述碱性溶液为NaOH、NH4OH、KOH中的一种或几种，所述碱性溶液的PH值为10
‑
14，碱洗时间控制在10
‑
60min，温度控制在20
‑
50℃。
[0020]进一步的，所述步骤2中，所述碱性溶液的PH值为10
‑
12，碱洗时间控制在10
‑
30min，温度控制在25
‑
35℃。
[0021]进一步的，所述步骤3中，所述高压反应釜的容积为1L，向高压反应釜中加入500mL过渡金属盐溶液，并按固液比10
‑
100g/L加入烘干的电极活性材料粉末；控制水热反应的反应温度在150
‑
300℃、反应时间在60
‑
360min、搅拌速度为400rpm；所述过渡金属盐溶液为镍、钴、锰金属的硫酸盐、氯化盐、硝酸盐中的一种或几种，所述过渡金属盐溶液的浓度为1
‑
20wt.％。
[0022]进一步的，所述过渡金属盐溶液的浓度为1
‑
10wt.％，所述固液比为20
‑
50g/L；控制水热反应的反应温度在200
‑
250℃、反应时间在180
‑
360min。
[0023]进一步的，所述步骤5中，所述净化除杂为向浸出液中添加NaOH调节浸出液的pH值至8
‑
10后，添加Na2S，沉淀除去过渡金属离子。
[0024]进一步的，所述步骤5中，向浸出液中添加NaOH调节浸出液的pH值至8.5
‑
9.5。
[0025]进一步的，所述步骤5中，所述沉锂为向净化除杂后的溶液中添加钠、钾或铵的碳酸盐或碳酸氢盐调节溶液的pH值至11
‑
13，控制沉锂温度在80
‑
95℃，沉淀得到碳酸锂。
[0026]进一步的，所述步骤5中，调节溶液的pH值至12
‑
13。
[0027]本专利技术的有益效果为：
[0028](1)本专利技术采用对电极活性材料预先提锂、再回收镍钴锰等有价金属元素的回收方式，打破了常规回收废旧锂离子电池技术中先回收镍钴锰等有价金属元素再回收锂的固有技术思路，解决了现有废旧锂离子电池回收技术中先沉淀镍钴锰前驱体后沉淀锂产品时造成的镍钴锰前驱体中夹带锂带来的产品纯度不高的技术问题，提高了锂以及镍钴锰等有价金属的回收率。
[0029](2)本专利技术预先对电极活性材料碱洗除铜铝等杂质，大大降低了后续回收锂与镍钴锰等有价金属的过程中浸出液内的杂质离子浓度，避免了传统回收工艺除杂过程中夹带造成的锂与镍钴锰等有价金属的损失，进一步提高了锂以及镍钴锰等有价金属的回收率，提高了回收产品的纯度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池预提锂方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1：预处理对废旧锂离子电池进行短路放电、拆解、破碎、焙烧、筛分，得到电极活性材料粉末；步骤2：碱洗处理、过滤、烘干利用碱性溶液对电极活性材料粉末进行碱洗处理，过滤，除铜、铝，对碱洗处理后的电极活性材料粉末进行烘干处理；步骤3：水热反应将烘干的电极活性材料粉末与过渡金属盐溶液按一定固液比装入高压反应釜中，进行水热反应；步骤4：过滤将水热反应后的溶液取出，过滤，得到富锂浸出液和过渡金属氧化物浸出渣；步骤5：净化除杂、沉锂对富锂浸出液进行净化除杂后，添加碳酸盐或碳酸氢盐进行沉锂，得到碳酸锂。2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池预提锂方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池为废旧镍酸锂锂离子电池、钴酸锂锂离子电池、锰酸锂锂离子电池、镍钴锰酸锂锂离子电池中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池预提锂方法，其特征在于，所述步骤1中，将所述废旧锂离子电池在亚硫酸钠溶液中进行短路放电，直至终止电压低于1V，所述亚硫酸钠溶液的溶质浓度为5
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20％；对短路放电后的废旧锂离子电池进行拆解得到电芯成分；对电芯成分进行破碎得到碎料；将碎料在空气气氛下以2～10℃/min的速率升温至400～600℃，保温焙烧，进行粘接剂剥离；在粘接剂剥离过程中，采用浓度不低于50mg/L的石灰水吸收剥离过程释放的废气，得到氟化钙；对剥离后的产物进行分离，得到Al、Cu箔和电极活性材料；所述步骤2中，所述碱性溶液为NaOH、NH4OH、KOH中的一种或几种，所述碱性溶液的PH值为10
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14，碱洗时间控制在10
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60min，温度控制在20
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50℃。4.根据权利要求3所述的废旧锂离子电池预提锂方法，其特征在于，所述步骤2中，所述碱性溶液的PH值为10
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12，碱洗时间控制在10
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30min...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，张坤，李琴香，杨健，蒋良兴，肖力，华文超，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：