一种从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法技术

本发明专利技术涉及废旧锂离子电池回收技术领域，提供一种从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法，包括：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；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，将烘干的电极活性材料粉末与淀粉、浓硫酸按设定比例混合并搅拌均匀，得到混合物料；将混合物料装入刚玉坩埚后，将刚玉坩埚放入管式焙烧炉中，控制气氛，进行焙烧；将焙烧得到的产物采用去离子水浸出，得到含有价金属离子的浸出液和浸出渣，过滤后得到浸出液。本发明专利技术能够降低浸出液中的杂质离子浓度，提高有价金属回收的纯度与综合回收率，且降低回收成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂离子电池回收
，尤其是涉及一种从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法。

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，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从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法，能够降低浸出液中的杂质离子浓度，提高有价金属回收的纯度与综合回收率，且降低回收成本。
[0005]本专利技术的技术方案为：
[0006]一种从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法，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；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；
[0009]步骤2：碱洗与过滤
[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；
[0011]步骤3：烘干与调浆
[0012]对碱洗处理后的电极活性材料粉末进行烘干，将烘干的电极活性材料粉末与淀粉、浓硫酸按设定比例混合并搅拌均匀，得到混合物料；
[0013]步骤4：高温还原
[0014]将所述混合物料装入刚玉坩埚后，将刚玉坩埚放入管式焙烧炉中，控制气氛，进行焙烧；
[0015]步骤5：水浸出与过滤
[0016]将步骤4中焙烧得到的产物取出，采用去离子水浸出，得到含有价金属离子的浸出液和浸出渣，过滤后得到浸出液。
[0017]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
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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。
[0018]进一步的，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℃。
[0019]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℃。
[0020]进一步的，所述步骤3中，调浆过程中，先将烘干的电极活性材料粉末与淀粉进行混合，然后按固液比50
‑
300g/L加入浓硫酸混合并搅拌均匀；其中，淀粉的加入量控制在5
‑
20wt.％。
[0021]进一步的，所述步骤3中，淀粉的加入量控制在5
‑
10wt.％，固液比控制在100
‑
150g/L。
[0022]进一步的，所述步骤4中，控制焙烧温度在300
‑
800℃、升温速率为10℃/min、焙烧时间在30
‑
180min；所述气氛为O2和N2的混合体，O2的体积分数控制在0
‑
50％。
[0023]进一步的，所述步骤4中，控制焙烧温度在500
‑
800℃、焙烧时间在60
‑
120min，O2的体积分数控制在10
‑
20％。
[0024]进一步的，所述步骤5中，在去离子水浸出过程中，控制固液比在50
‑
100g/L、温度在50
‑
90℃、浸出时间在30
‑
180min。
[0025]进一步的，所述步骤5中，在去离子水浸出过程中，控制固液比在50
‑
80g/L、温度在60
‑
80℃、浸出时间在60
‑
90min。
[0026]本专利技术的有益效果为：
[0027](1)本专利技术采用对电极活性材料预先碱洗除铜铝后高温还原
‑
水浸出的回收方式，打破了传统废旧锂离子电池中有价金属回收的方法。一方面，本专利技术预先对电极活性材料碱洗除杂，大大降低了浸出液中的杂质离子浓度，解决了现有废旧锂离子电池回收技术存在的产品纯度不高的问题，避免了传统回收工艺除杂过程中夹带造成的有价金属损失，有效提高了有价金属的综合回收率；另一方面，本专利技术采用高温还原
‑
沉淀的综合方法进行有
价金属的回收，解决了单一沉淀方法回收产品质量不高、处理规模小、流程复杂的问题，避免了单独回收Cu、Ni、Co等有价金属时昂贵萃取剂的使用，大幅降低了回收成本。
[0028](2)本专利技术能够同时处理多种废旧锂离子电池，无需分别进行回收，且适于形成闭路流程，不会产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法，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；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；步骤2：碱洗与过滤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；步骤3：烘干与调浆对碱洗处理后的电极活性材料粉末进行烘干，将烘干的电极活性材料粉末与淀粉、浓硫酸按设定比例混合并搅拌均匀，得到混合物料；步骤4：高温还原将所述混合物料装入刚玉坩埚后，将刚玉坩埚放入管式焙烧炉中，控制气氛，进行焙烧；步骤5：水浸出与过滤将步骤4中焙烧得到的产物取出，采用去离子水浸出，得到含有价金属离子的浸出液和浸出渣，过滤后得到浸出液。2.根据权利要求1所述的从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法，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。3.根据权利要求1所述的从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法，其特征在于，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所述的从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法，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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【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，蒋良兴，杨健，张坤，李晨威，陈永安，赖延清，
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：