一种锂电池正极片中有价金属的回收方法技术

本发明专利技术公开了一种锂电池正极片中有价金属的回收方法，包括如下步骤：S1.将正极片材料与还原金属混合后焙烧；所述焙烧在保护气氛下进行；S2.对步骤S1所得材料进行磁选分离，得磁性组分和非磁性组分；S3.酸溶所述磁性组分，浓缩所得浸出液后冷却结晶得金属盐A；S4.水浸所述非磁性组分，得沉渣和水浸液；向所述水浸液中添加碳酸盐得碳酸锂；酸溶所述沉渣，纯化后，蒸发结晶所得溶解液，得金属盐B。本发明专利技术的回收方法，能够通过简单的除杂、分离工序，达到省略萃取及其附属步骤的目的，简化了工艺流程、节约了投资成本。约了投资成本。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池正极片中有价金属的回收方法


[0001]本专利技术属于固体废物循环利用
，具体涉及一种锂电池正极片中有价金属的回收方法。

技术介绍

[0002]锂电池由于质量轻、能量密度高等优点，已经被广泛应用在数码电子产品、新能源汽车以及储能领域中。近几年，新能源行业的蓬勃发展推动了消费市场对锂电池的需求。据统计，2020年，内地纯电动汽车年产量超过200万辆，产销量累计达到500万辆。但是由于锂电池的使用寿命为5～8年，因此在新能源行业蓬勃发展的同时，报废产品产生的废旧电池也达到了50万吨/年。
[0003]废旧的锂离子电池含有锂、镍、钴、锰、铁、铜、铝等金属资源，也含有固态、液态有机物，如果随意丢弃不仅会造成资源浪费，而且会污染环境，所以很有必要对其进行回收处理。
[0004]传统的锂电池的回收主要有火法和湿法两种工艺。火法工艺是先将废旧锂电池高温熔融成合金，然后再浸出、回收所得合金中的有价金属，由于能耗较高，因此应用较少。湿法回收工艺主要包括依次进行的如下步骤：废旧锂电池放电、拆解、破碎、分选、筛分得到电池粉料和副产物(铜铝渣、隔膜等)，电池粉料经浸出、除杂、萃取和反萃工序，得到镍钴锰的硫酸盐溶液，从而实现镍钴锰等有价金属的循环利用。
[0005]但是现有的湿法回收废旧锂电池的工艺，存在工艺复杂、流程较长的问题，同时，其中的萃取工序还导致了设备占地面积大，投资成本较高，有机废水处理困难等问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种锂电池正极片中有价金属的回收方法，能够通过简单的除杂、分离工序，达到省略萃取及其附属步骤的目的，简化了工艺流程、节约了投资成本。
[0007]根据本专利技术的一个方面，提出了一种锂电池正极片中有价金属的回收方法，包括如下步骤：
[0008]S1.将正极片材料与还原金属混合后焙烧；所述焙烧在保护气氛下进行；
[0009]S2.对步骤S1所得材料进行磁选分离，得磁性组分和非磁性组分；
[0010]S3.酸溶所述磁性组分，浓缩所得浸出液后，结晶得金属盐A；
[0011]S4.水浸所述非磁性组分，得沉渣和水浸液；
[0012]向所述水浸液中添加碳酸盐得碳酸锂；
[0013]酸溶所述沉渣，纯化后，从所得溶解液中结晶得金属盐B。
[0014]本专利技术提出的回收方法的反应机理如下：
[0015]步骤S1中，在焙烧条件下，正极片材料中的过渡金属化合物被还原金属还原至金属单质，结合正极材料中常用的过渡金属材料可知，预计生成镍、钴、锰单质中的至少一种；
[0016]其中镍和钴具有铁磁性，锰和其他杂质不具有铁磁性；
[0017]步骤S2中，通过磁选，可将步骤S1所得材料分为两部分，其一是磁性组分，可能包括镍单质和钴单质中的至少一种，其二是非磁性组分，可能含有锰单质和其他杂质；
[0018]步骤S3中，是常规的浸出、结晶工艺，由于磁性组分中几乎不含有杂质，因此不需额外除杂步骤，即可结晶得到金属盐A(可能是镍盐和钴盐中的至少一种)；
[0019]步骤S4中，由于锂化合物几乎全可溶于水，因此可通过水浸提出；
[0020]后续酸溶可浸出沉渣中的金属成分，主要包括锰和其他金属杂质；因此需要经过纯化步骤后再次结晶得到金属盐(主要是锰盐)。
[0021]根据本专利技术的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：
[0022](1)本专利技术步骤S1中，通过还原性焙烧，将正极片材料中的过渡金属还原成了单质，因此在后续溶浸(酸溶)的过程中不需要加还原剂，浸出条件更加温和，浸出效率更高。
[0023](2)本专利技术通过步骤S1的还原性焙烧，步骤S2中的磁选，结合步骤S4中的纯化，可简单的将过渡金属从正极材料中回收，省略了传统湿法工艺必须采用的萃取以及后续的返萃步骤，显著缩短了回收流程，提高了过渡金属回收再利用效率。
[0024](3)本专利技术利用硫酸镍、硫酸钴可以共结晶的性质，将步骤S3所得浸出液直接浓缩、冷却结晶，制得了高纯度的镍钴二元硫酸盐晶体，可用于后续前驱体材料的合成，缩短了回收流程，提高了金属回收再利用的效率。
[0025](4)步骤S1焙烧后，正极片材料中的锂转变成了氧化锂，加水制浆后，氧化锂可以被浸出，而其他物质难溶，从而达到选择性提锂的目的；
[0026]步骤S4中，先将锂提取出来，避免了后续纯化工序过程中锂的损失。
[0027](5)综上，本专利技术提供的回收方法具有操作简单、生产成本较低、稳定可靠的优点，适合于工业化生产，且锂、镍、钴、锰金属回收率高，具有极高的生产效益。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，所述回收方法中，步骤S3～S4可以调换顺序，也可以同时进行。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述正极片材料中包括镍钴锰酸锂、镍酸锂、钴酸锂、锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种。
[0030]在本专利技术的一些优选的实施方式中，骤S1中，所述正极片材料中包括镍钴锰酸锂。
[0031]在本专利技术的一些优选的实施方式中，骤S1中，所述正极片材料来源于锂离子电池(循环或未循环)、锂金属电池(循环或未循环)以及报废正极活性粉料(匀浆或未匀浆)中的至少一种。
[0032]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述正极片材料的形态为片状、块状和粉状中的至少一种。
[0033]由于粉状可提升物料间的接触性，所以在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述正极片材料的形态为粉状。
[0034]在本专利技术的一些实施方式中，粉状正极片材料的获取方法包括依次进行的所述锂电池正极片的破碎、分选和筛分工序。
[0035]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述还原金属包括镁和铝中的至少一种。
[0036]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述还原金属与所述正极片材料的质量比为0.4～1.2：1。
[0037]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述还原金属与所述正极片材料的质量比为0.5～1.2：1。
[0038]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述还原金属与所述正极片材料的质量比为0.4～1.0：1。
[0039]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述焙烧的温度为300～600℃。
[0040]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述焙烧的温度为400～600℃。
[0041]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述焙烧的时间为2～5h。
[0042]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述焙烧的时间为2～4h。
[0043]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述焙烧的升温速度为1～5℃/min。
[0044]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述焙烧的升温起点为室温(10～40℃)。
[0045]在本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池正极片中有价金属的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将正极片材料与还原金属混合后焙烧；所述焙烧在保护气氛下进行；S2.对步骤S1所得材料进行磁选分离，得磁性组分和非磁性组分；S3.酸溶所述磁性组分，浓缩所得浸出液后，结晶得金属盐A；S4.水浸所述非磁性组分，得沉渣和水浸液；向所述水浸液中添加碳酸盐得碳酸锂；酸溶所述沉渣，纯化后，从所得溶解液中结晶得金属盐B。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤S1中，所述正极片材料包括镍钴锰酸锂、镍酸锂、钴酸锂、锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种。3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤S1中，所述还原金属包括镁和铝中的至少一种；所述还原金属与所述正极片材料的质量比为0.4～1.2：1。4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤S1中，所述焙烧的温度为300～600℃；优选地，所述焙烧的时间为2～5h。5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤S2中，所述磁选分离的磁场强度为10～30...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳石保，李长东，陈若葵，付雄聪，阮丁山，蔡勇，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司湖南邦普汽车循环有限公司，
类型：发明
国别省市：