一种废旧锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法，本发明专利技术创造性的将抗坏血酸和黄腐酸配合使用作为混合酸溶液同时对两种不同的锂离子电池正极材料进行一步回收处理，抗坏血酸在水溶液中释放出H

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池回收应用
，具体涉及一种废旧锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法。

技术介绍

[0002]动力锂电池正极材料主要包括磷酸铁锂和三元材料两种，磷酸铁锂电池安全性能高，适合梯次利用；三元材料电池安全性存在一定风险，不适宜用于储能电站、通信基站后备电源等梯次利用领域，但三元正极材料具备很高的资源化回收价值，有价金属镍、钴、锰含量较高，回收利用价值高，通过动力电池回收及相关工艺处理，可以将三元正极材料中的可再生金属提炼出来，生产出硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰等金属盐，也可以加工处理生产出三元前驱体，产生更高的附加值。
[0003]专利文献(CN111252814A)公开了一种废旧三元锂离子电池正极材料的回收方法，具体是先对废旧三元锂离子电池中的三元材料采用酸和还原剂浸出，然后在浸出液中加入沉淀剂和络合剂，得到镍钴锰锂共沉淀前驱体，然后将前驱体在高温下煅烧，即得到镍钴锰酸锂三元材料，本专利技术通过一步共沉淀法同时回收了废旧三元电池正极材料中的镍、钴、锰和锂，不仅高效地回收废旧三元锂离子电池正极材料的有价金属，同时可得到再生三元正极材料且所得再生三元正极材料具有良好的电化学性能，回收工艺省却了锂与镍钴锰的分离步骤以及锂盐和镍钴锰前驱体的制备步骤，大大简化工艺，显著降低了回收成本。
[0004]专利文献(CN111218568A)提供了一种从废旧锂离子电池中分离回收镍钴的方法，先从废旧锂离子电池拆解出正极材料，然后将正极材料放到有机酸与还原剂的混合液中进行浸泡，浸出液经过萃取操作，可以得到高镍溶液，再经洗涤及反萃段操作后，得到高钴溶液，实现从废旧锂离子电池中回收镍和钴。本专利技术所提供的从废旧锂离子电池中分离回收镍钴的方法，将废旧锂离子电池的回收与湿法冶金相结合，采用有机酸进行酸浸，更加的环保经济，在电池回收领域具有一定的环境效益与经济效益，该方法高效易行，安全可靠且二次污染小，避免了传统工艺中造成的二次污染问题，节约了回收成本，实现了资源的高效循环利用。
[0005]目前对废旧锂电池正极材料的回收主要采用先用酸溶解后分离金属离子的方法，但存在工艺复杂、金属离子浸出率低以及只能针对单一种类的废旧锂电池进行回收的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种废旧镍钴锰酸锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法，解决现有技术存在金属离子浸出率低以及只能针对单一种类的废旧锂电池进行回收的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0008]一种废旧锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法，包括如下步骤：
[0009](1)分别对废旧的镍钴锰酸锂电池材料和磷酸铁锂电池材料进行分级处理，得到镍钴锰酸锂正极材料和磷酸铁锂正极材料，备用；
[0010](2)采用真空热解法分别将镍钴锰酸锂正极材料和磷酸铁锂正极材料中的正极活性物质与集流体铝箔进行分离，冷却后，得到镍钴锰酸锂粉末和磷酸铁锂粉末；
[0011](3)将镍钴锰酸锂粉末和磷酸铁锂粉末加入到黄腐酸和抗坏血酸的混合酸溶液中，溶解浸出，待浸取结束后，过滤得到滤液；
[0012](4)调控滤液中锂、镍、钴、锰、铁离子含量，然后加入氨水调节溶液的pH，进行干燥和煅烧，制备得到复合材料，之后进行再利用。
[0013]优选的，步骤(3)中，镍钴锰酸锂粉末与磷酸铁锂粉末的质量比为2
‑
4:1。
[0014]优选的，步骤(3)中，镍钴锰酸锂粉末、磷酸铁锂粉末的总质量与混合酸的固液比为40
‑
60g/L。
[0015]优选的，步骤(3)中，黄腐酸的质量浓度为10
‑
15g/L，抗坏血酸的质量浓度为6
‑
10g/L。
[0016]优选的，步骤(3)中，所述黄腐酸为矿源黄腐酸。
[0017]优选的，步骤(3)中，溶解温度为40
‑
80℃，溶解时间为40
‑
60min。
[0018]优选的，步骤(4)中，调控含量用的Li、Ni、Co、Mn、Fe源选自Li、Ni、Co、Mn、Fe的氯化物、硫酸盐或硝酸盐中的至少一种。
[0019]本专利技术还提供一种混合酸溶液在回收处理废旧锂电池正极材料中的应用，包括如下步骤：
[0020](1)分别对废旧的镍钴锰酸锂电池材料和磷酸铁锂电池材料进行分级处理，得到镍钴锰酸锂正极材料和磷酸铁锂正极材料，备用；
[0021](2)采用真空热解法分别将镍钴锰酸锂正极材料和磷酸铁锂正极材料中的正极活性物质与集流体铝箔进行分离，冷却后，得到镍钴锰酸锂粉末和磷酸铁锂粉末；
[0022](3)将镍钴锰酸锂粉末和磷酸铁锂粉末加入到黄腐酸和抗坏血酸的混合酸溶液中，溶解浸出，待浸取结束后，过滤得到滤液；
[0023](4)调控滤液中锂、镍、钴、锰、铁离子含量，然后加入氨水调节溶液的pH，进行干燥和煅烧，制备得到复合材料，之后进行再利用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]本专利技术提供一种废旧镍钴锰酸锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法，在废旧镍钴锰酸锂电极材料中，主要含有的金属离子有Li
+
，Ni
2+
，Ni
3+
，Ni
4+
，Co
3+
和Mn
4+
，在废旧磷酸铁锂电极材料中，主要含有Fe
2+
，Li
+
；本专利技术创造性的将抗坏血酸和黄腐酸配合使用作为混合酸溶液同时对两种不同的锂离子电池正极材料进行一步回收处理，抗坏血酸在水溶液中释放出H
+
，具有弱酸性，有利于浸出电极材料中的金属离子，黄腐酸作为浸出剂，易溶于水，且水溶液呈酸性，并且黄腐酸中含有羧基和羟基多种活性基团，对金属离子具有很强的螯合能力，两者共同使用达到了很好的对两种锂电池正极材料进行处理的效果，各离子的回收率均达到了95％以上，实现了一步回收镍钴锰酸锂粉末和磷酸铁锂粉末中的金属离子，简化了回收工艺，节省了成本。
具体实施方式
[0026]以下通过具体较佳实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术并不仅限于以下的实施例。
[0027]需要说明的是，无特殊说明外，本专利技术中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
[0028]本专利技术中所使用的黄腐酸为采用离子交换树脂提纯后的黄腐酸，其中粗级黄腐酸购自河南昌盛实业有限公司。
[0029]本专利技术中实施例和对比例所使用的镍钴锰酸锂粉末和磷酸铁锂粉末为同一批次。
[0030]实施例1
[0031]一种废旧锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法，包括如下步骤：
[0032](1)分别对废旧的镍钴锰酸锂电池材料和磷酸铁锂电池材料进行分级处理，得到镍钴锰酸锂正极材料和磷酸铁锂正极材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)分别对废旧的镍钴锰酸锂电池材料和磷酸铁锂电池材料进行分级处理，得到镍钴锰酸锂正极材料和磷酸铁锂正极材料，备用；(2)采用真空热解法分别将镍钴锰酸锂正极材料和磷酸铁锂正极材料中的正极活性物质与集流体铝箔进行分离，冷却后，得到镍钴锰酸锂粉末和磷酸铁锂粉末；(3)将镍钴锰酸锂粉末和磷酸铁锂粉末一起加入到黄腐酸和抗坏血酸的混合酸溶液中，溶解浸出，待浸取结束后，过滤得到滤液；(4)调控滤液中锂、镍、钴、锰、铁离子含量，然后加入氨水调节溶液的pH，进行干燥和煅烧，制备得到复合材料，之后进行再利用。2.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法，其特征在于，步骤(3)中，镍钴锰酸锂粉末与磷酸铁锂粉末的质量比为2
‑
4:1。3.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法，其特征在于，步骤(3)中，镍钴锰酸锂粉末、磷酸铁锂粉末的总质量与混合酸的固液比为40
‑
60g/L。4.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极材料中重金属回收再利用的方法，其特征在于，步骤(3)中，黄腐酸的质量浓度为10
‑
15g/L，抗坏血酸的质量浓度为6
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张火锐，
申请(专利权)人：张火锐，
类型：发明
国别省市：