一种废旧锂电池正极材料的回收方法及回收得到的材料技术

本申请涉及锂电池正极材料回收技术领域，具体公开了一种废旧锂电池正极材料的回收方法，包括如下操作：将正极材料拆解粉碎，加至浸出液中浸泡过滤，收集滤液A；滤液A中加入萃取剂A，收集上层液A和下层液A，上层液A中加入稀硫酸，得硫酸铜液体；下层液A中加入轻质碳酸钙，收集滤液B，将滤液B加入氟化物，收集滤液C和滤渣C，将滤渣C压滤，加入碳酸钙溶液中，收集滤渣D，得碳酸锂；滤液C中加入萃取剂B，收集上层液C和下层液C，上层液C中加入稀硫酸混匀，得硫酸钴溶液；下层液C中加萃取剂C，收集上层液D，上层液D加入稀硫酸混匀，得硫酸镍溶液。采用本申请的回收方法回收的铜、锂、钴和镍的回收率均高于90%。率均高于90%。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂电池正极材料的回收方法及回收得到的材料


[0001]本申请涉及废旧锂电池正极材料回收的
，更具体地说，它涉及一种废旧锂电池正极材料的回收方法及回收得到的材料。

技术介绍

[0002]锂电池，是一类由锂金属或锂合金为正极材料、使用非水电解质溶液的电池，该电池具有重量轻、高储存能量密度、使用寿命长和自放电率很低的优点，且其使用寿命可达6年以上。锂电池的应用广泛，在回收后不会出现铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质，已开始逐渐取代传统的镍镉电池和镍氢电池。
[0003]在锂电池使用过程中，当电池容量降至初始容量的80％时即达到了使用寿命，电池就会报废。为了减少资源浪费，会对废旧锂电池进行回收，而锂电池主要是由正极材料、负极材料、电解液和隔膜等组成，锂电池中的贵重金属资源主要集中在正极材料上。正极材料是一种具有可逆地插入及脱出能力的嵌离化合物，在锂电池中占有较大比例，其主要含有钴、镍、铜和锂等金属资源。目前，对于废旧锂电池正极材料的回收流程一般是先对电池单体进行机械处理，然后湿法处理正极片得到有价值的金属。
[0004]但是，由于正极片中金属元素种类较多，不同金属元素之间相互干扰，导致废旧锂电池正极材料在回收后依旧残存有较多的钴、镍和锂等金属离子，使锂电池正极材料金属资源的回收率较低。

技术实现思路

[0005]为了提高回收锂电池正极材料中金属资源的回收率，本申请提供了一种废旧锂电池正极材料的回收方法及回收得到的材料。
[0006]第一方面，一种废旧锂电池正极材料的回收方法，其包括如下操作步骤：S1、将废旧锂电池正极材料拆解粉碎，加至浸出液中浸泡，1g废料加40
‑
50mL浸出液，反应后过滤，收集滤液A；S2、在上述滤液A中加入质量分数为65％的稀硫酸，调节滤液A的pH为2
‑
3，在滤液A中加入萃取剂A，振荡后静置，分层，分离得到上层液A和下层液A；在上层液A中加入与滤液A等体积的质量分数为65％的稀硫酸混合均匀，静置后分层，收集下层液B，即得硫酸铜溶液；S3、在上述下层液A中加入碳酸钙，调节下层液A的pH为3
‑
5，搅拌过滤，收集滤液B；向滤液B中加入氟化物，搅拌过滤，收集滤液C和滤渣C；将滤渣C压滤后，加入至碳酸钙溶液中，调温度至85℃
‑
95℃，pH为10
‑
13，过滤，收集滤渣D，即得碳酸锂；S4、在滤液C中加入萃取剂B，于60
‑
80℃下振荡均匀，静置，分层，收集上层液C和下层液C；在上层液C中加入与滤液C等体积的质量分数为65％的稀硫酸混合均匀，静置后分层，收集下层液D，得到硫酸钴溶液；S5、在下层液C中加入萃取剂C，振荡1
‑
2min后静置，分层，收集上层液D；在上层液D中加入与下层液C等体积的质量分数为65％的稀硫酸混合均匀，静置后分层，收集下层液E，
得到硫酸镍溶液。
[0007]通过采用上述技术方案，利用有机酸或无机酸浸出液溶解的方法将废旧锂电池正极材料中的金属离子从固体粉末中转移到酸溶液中，然后在含有金属离子的酸溶液中加入萃取剂A萃取出铜离子，使铜离子进入上层液A中，再通过在上层液A中加入稀硫酸释放铜离子，最后铜离子与硫酸根离子共同存在于溶液中，得到硫酸铜溶液。在下层液A中加入轻质碳酸钙以调节下层液A的酸度，将下层液A的酸度调至弱酸性，则下层液A中的铁离子发生沉淀，过滤，收集滤液B即可达到除铁的效果。
[0008]在滤液B中加入氟化物，则钙离子、镁离子和氟离子反应形成氟化钙和氟化镁，氟化钙和氟化镁的溶度积较小，则会变为沉淀，而钴离子和氟离子反应生成的氟化钴溶度积较大，依旧存在于滤液C中，用萃取剂B可以萃取出钴离子，钴离子存在于上层液B中，通过在上层液B加入稀硫酸进行反萃，以释放钴离子，得到含有钴离子和硫酸根离子的硫酸钴溶液。
[0009]由于钙镁渣中含有锂离子，所以对钙镁渣进行压滤，排出钙镁渣中残留的液体，然后加入碳酸钙中和，碳酸根和锂离子反应，即得碳酸锂。在下层液B中加入萃取剂C萃取出镍离子，镍离子存在于上层液C，在上层液C中加入稀硫酸释放镍离子，得到含有镍离子和硫酸根的溶液，即为硫酸镍溶液。
[0010]本申请得到的碳酸锂为动力锂电池的主要原料，硫酸铜溶液、硫酸镍溶液和硫酸钴溶液均可作为锂电池正极材料的配料，从而实现对废旧锂电池正极材料中各种金属材料的回收。
[0011]作为优选：所述萃取剂A为260#萃取剂，萃取剂B为体积比为1:(1
‑
2)的P507萃取剂和260#萃取剂的混合物，萃取剂C为体积比为1:(1
‑
2)的P204萃取剂和260#萃取剂的混合物。
[0012]通过采用上述技术方案，260#萃取剂可以与铜离子形成螯合物，使铜离子富集进入有机相，并稳定存在于上层液A中。P507萃取剂和260#萃取剂可以与钴离子形成螯合物，使钴离子富集并进入上层液B中。P507萃取剂和260#萃取剂可以与镍离子形成螯合物，使镍离子富集并进入上层液C中。
[0013]作为优选：所述萃取剂A、萃取剂B和萃取剂C中均加入有萃取辅助剂；所述萃取辅助剂与萃取剂A、萃取剂B和萃取剂C的重量配比均为1:(19
‑
21)，所述萃取辅助剂由包括如下重量份的原料制成：5
‑
壬基水杨醛肟40
‑
48份、2
‑
羟基
‑5‑
特辛基苯乙酮肟35
‑
45份、水杨酸乙酯12
‑
20份、稀释剂17
‑
25份、分散剂4
‑
6份。
[0014]通过采用上述技术方案，5
‑
壬基水杨醛肟和2
‑
羟基
‑5‑
特辛基苯乙酮肟具有复合效应，5
‑
壬基水杨醛肟由羟基醛与羟胺缩合而成，2
‑
羟基
‑5‑
特辛基苯乙酮肟则是羟基酮和羟胺缩合的产物，二者结构不同，5
‑
壬基水杨醛肟的萃取能力很强，萃取速度快，金属离子的回收率相对较高，但反萃困难，而2
‑
羟基
‑5‑
特辛基苯乙酮肟具有极好的相分离性能，萃取回收率高，易于反萃，但萃取速度较慢，二者复配可以达到协同萃取的作用。水杨酸乙酯的添加使上层液A、上层B和上层液C更加稳定，具有改质剂的作用。稀释剂的加入降低了萃取剂的粘度，提高了萃取剂的分相性能，并且能够提高萃取效率、缩短分相时间、减少水相夹带损失、减少空气氧化有机相的减少挥发损失。分散剂的加入可增强萃取辅助剂的流动性，使萃取辅助剂的各种原料在体系分布更加均匀。
[0015]作为优选：所述分散剂为已二酸辛酯和聚乙二醇的混合液，两者的重量配比为1：(1
‑
3)。
[0016]通过采用上述技术方案，已二酸辛酯和聚乙二醇能够防止溶液中的颗粒的沉降和聚集，可降低各原料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂电池正极材料的回收方法，其特征在于，其包括如下操作步骤：S1、将废旧锂电池正极材料拆解粉碎，加至浸出液中浸泡，1g废料加40
‑
50mL浸出液，反应后过滤，收集滤液A；S2、在上述滤液A中加入质量分数为65%的稀硫酸，调节滤液A的pH为2
‑
3，在滤液A中加入萃取剂A，振荡后静置，分层，分离得到上层液A和下层液A；在上层液A中加入与滤液A等体积的质量分数为65%的稀硫酸混合均匀，静置后分层，收集下层液B，即得硫酸铜溶液；S3、在上述下层液A中加入碳酸钙，调节下层液A的pH为3
‑
5，搅拌过滤，收集滤液B；向滤液B中加入氟化物，搅拌过滤，收集滤液C和滤渣C；将滤渣C压滤后，加入至碳酸钙溶液中，调温度至85℃
‑
95℃，pH为10
‑
13，过滤，收集滤渣D，即得碳酸锂；S4、在滤液C中加入萃取剂B，于60
‑
80℃下振荡均匀，静置，分层，收集上层液C和下层液C；在上层液C中加入与滤液C等体积的质量分数为65%的稀硫酸混合均匀，静置后分层，收集下层液D，得到硫酸钴溶液；S5、在下层液C中加入萃取剂C，振荡1
‑
2min后静置，分层，收集上层液D；在上层液D中加入与下层液C等体积的质量分数为65%的稀硫酸混合均匀，静置后分层，收集下层液E，得到硫酸镍溶液。2.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极材料的回收方法，其特征在于：所述萃取剂A为260#萃取剂，萃取剂B为体积比为1:（1
‑
2）的P507萃取剂和260#萃取剂的混合物，萃取剂C为体积比为1:（1
‑
2）的P204萃取剂和260#萃取剂的混合物。3.根据权利要求2所述的废旧锂电池正极材...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐晓斌，
申请(专利权)人：宁波正博能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：