一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法。与现有技术相比，本发明专利技术采用酸液浸出废旧锂电池正极粉得到有价元素浸出液，利用正极集流体的废旧铝箔置换浸出液中的镍钴有价金属离子，一步得到高纯度的纳米镍、钴金属单质粉末，不仅可高效回收浸出液中的有价成分，还充分利用了废旧锂电池的铝箔集流体。本发明专利技术实现了锂离子电池中有价资源的内部循环利用，工艺流程短，有价金属回收率高，可高效制得高纯度的纳米镍、钴金属粉，对环境保护及资源循环利用有着重要作用。作用。作用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法


[0001]本专利技术属于能源材料回收
，尤其涉及一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法。

技术介绍

[0002]自第一次工业革命以来，化石能源消耗与日俱增，化石能源的急剧消耗让人类不得不面对能源枯竭问题，大力发展可再生清洁能源，是如今社会发展的重中之重。
[0003]同时，锂离子电池(LIBs)作为清洁能源的高效储能器件被广泛应用于各电子领域。特别是从2015年开始，我国新能源汽车数量急剧上升，相应的动力锂电的退役量也会大幅上升。根据麦肯锡的报告，全球电动汽车产量将从2017年的320万辆增加到2025年的1800万辆左右，并最终在2030年达到3600万辆。并且电动汽车的产量在发展中国家尤其增长，比如中国，2015年和2016年电动汽车的产量分别约为0.25万辆和38万辆。这些数字预计将在未来继续增加。但锂离子电池寿命一般在3～8年，LIBs用量的增加的同时也带来了大量的废旧的电池。
[0004]目前，废旧电池的主要研究为提取锂离子电池中的有价金属，比如锂、镍、钴等，而从正极材料上分离下来的铝箔则没有得到很好的利用，这是由于铝是两性金属且较活泼，废旧铝箔堆积起来很容易发生火灾，存在很大的安全隐患。因此，在锂离子电池回收工艺中有效使用废旧铝箔，使得资源利用最大化，对电池回收产业和资源可持续发展有着重大意义。
[0005]公开号为CN110668506B的中国专利公开了一种废旧锂离子电池回收再生钴酸锂的方法，其是将废旧锂离子电池正极片剥离铝片得到活性物质，然后通过将钴酸锂正极活性材料加入到含草酸的低共熔溶剂中浸出锂离子和草酸钴沉淀。但该方法中低共熔剂成分复杂，可能会引入杂质，并且也没有高效利用正极片上分离的Al，还需要另外处理Al箔，增加工艺成本。而本专利技术方法高效利用集流体Al箔，一步得到高纯度的纳米镍钴金属粉末，实现了锂离子电池的内部资源循环。另外该方法最终得到物质为钴酸锂，价值较纳米钴金属粉末低。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法，该方法可高效利用废旧铝箔回收浸出液中的有效成分。
[0007]本专利技术提供了一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法，包括以下步骤：
[0008]S1)将废旧锂离子电池的正极片高温碳化后，分离，得到电极活性材料与铝箔；所述废旧锂离子电池为正极材料包括镍和/或钴的废旧锂离子电池；
[0009]S2)将所述电极活性材料经酸浸出后，得到浸出液；
[0010]S3)将所述铝箔与浸出液混合反应，分离，得到反应后溶液与金属单质。
[0011]S4)调节所述反应后溶液的pH值为3～5沉淀铝离子，过滤得到含铝化合物与第一滤液。
[0012]优选的，所述废旧锂离子电池为镍钴锰酸锂电池、钴酸锂电池、镍酸锂电池与锰酸锂电池中的一种或多种；
[0013]所述步骤S1)中高温碳化的温度为200℃～600℃；所述步骤S1)中分离的方法为水浸；分离后还进行粉碎。
[0014]优选的，所述步骤S2)中酸浸出所用的酸选自盐酸、硫酸与硝酸中的一种或多种；所述酸浸出所用酸的浓度为1～5mol/L；所述酸浸出时的固液比为10～60g/L；所述酸浸出的温度为50℃～90℃；所述酸浸出的时间为90～240min。
[0015]优选的，所述步骤S3)中调节浸出液的pH值为0.01～2然后与铝箔混合反应；所述混合反应的时间为40～120min；所述步骤S3)中通过电磁吸附的方式分离金属单质。
[0016]优选的，当所述废旧锂离子电池为正极材料含有锰元素的废旧锂离子电池时，还包括：
[0017]S51)调节所述第一滤液的pH值至强碱性沉淀锰离子，过滤得到含锰化合物与第二滤液。
[0018]优选的，所述步骤S51)中调节pH值为12～14沉淀锰离子。
[0019]优选的，还包括：
[0020]S6)将所述第二滤液与碳酸盐混合，加热反应，得到碳酸锂。
[0021]优选的，所述步骤S6)中的碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸铵；所述碳酸盐的用量按照化学计量比过量0～20％；所述加热反应的温度为40℃～100℃。
[0022]优选的，当所述废旧锂离子电池为正极材料不含锰元素的废旧锂离子电池时，还包括：
[0023]S52)调节所述第一滤液的pH值至强碱性，然后加入碳酸盐混合，加热反应，得到碳酸锂。
[0024]优选的，所述步骤S52)中调节所述第一滤液的pH值至12～14；
[0025]所述碳酸盐为碳酸钠；所述碳酸盐的用量按照化学计量比过量0～20％；所述加热反应的温度为40℃～100℃。
[0026]本专利技术提供了一种利用废旧正极铝箔回收锂离子电池正极材料的方法，包括：S1)将废旧锂离子电池的正极片高温碳化后，分离，得到电极活性材料与铝箔；S2)将所述电极活性材料粉末经酸浸出后，得到浸出液；S3)将所述铝箔碎片与浸出液混合反应，分离，得到反应后溶液与金属单质。与现有技术相比，本专利技术采用酸液浸出废旧锂电池正极粉得到有价元素浸出液，利用正极集流体的废旧铝箔置换浸出液中的镍钴有价金属离子，一步得到高纯度的纳米镍、钴金属单质粉末，不仅可高效回收浸出液中的有价成分，还充分利用了废旧锂电池的铝箔集流体。本专利技术实现了锂离子电池中有价资源的内部循环利用，工艺流程短，有价金属回收率高，可高效制得高纯度的纳米镍、钴金属粉，对环境保护及资源循环利用有着重要作用。
[0027]进一步地，本专利技术提供的方法可单独回收锰元素。
[0028]进一步地，本专利技术提供的方法可得到高纯度电池级碳酸锂产品。
附图说明
[0029]图1为本专利技术提供的利用废旧正极铝箔回收锂离子电池正极材料的流程示意图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本专利技术提供了利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法，包括：S1)将废旧锂离子电池的正极片高温碳化后，分离，得到电极活性材料与铝箔；所述废旧锂离子电池为正极材料包括镍和/或钴的废旧锂离子电池；S2)将所述电极活性材料经酸浸出后，得到浸出液；S3)将所述铝箔与浸出液混合反应，分离，得到反应后溶液与金属单质。
[0032]本专利技术采用正极上拆除的废旧铝箔置换正极活性材料浸出液中的金属离子，得到高纯度的镍、钴金属单质，单独回收锰，同时得到高电池级碳酸锂产品。高效利用废旧铝箔回收浸出液中的有效成分。参见图1，图1为本专利技术提供的利用废旧正极铝箔回收锂离子电池正极材料的流程示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1)将废旧锂离子电池的正极片高温碳化后，分离，得到电极活性材料与铝箔；所述废旧锂离子电池为正极材料包括镍和/或钴的废旧锂离子电池；S2)将所述电极活性材料经酸浸出后，得到浸出液；S3)将所述铝箔与浸出液混合反应，分离，得到反应后溶液与金属单质。S4)调节所述反应后溶液的pH值为3～5沉淀铝离子，过滤得到含铝化合物与第一滤液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池为镍钴锰酸锂电池、钴酸锂电池、镍酸锂电池与锰酸锂电池中的一种或多种；所述步骤S1)中高温碳化的温度为200℃～600℃；所述步骤S1)中分离的方法为水浸；分离后还进行粉碎。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2)中酸浸出所用的酸选自盐酸、硫酸与硝酸中的一种或多种；所述酸浸出所用酸的浓度为1～5mol/L；所述酸浸出时的固液比为10～60g/L；所述酸浸出的温度为50℃～90℃；所述酸浸出的时间为90～240min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3)中调节浸出液的pH值为0.01～2然后与铝箔混合反应；所述混合反应的时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏永高，高洁，汪辉，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：