一种废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法，它是将废旧锂离子电池进行机械粉碎、分级，得到含有正极材料、负极材料、粘结剂、电解液和金属杂质的混合物料；再对该混合物料依次进行磁选处理、焙烧处理、碱浸除铝、氨浸除铜和浮选，从而得到精矿和尾矿；所述精矿为负极材料，所述尾矿为正极材料。本发明专利技术能在酸浸前有效实现正负极分离以及有效回收金属杂质，提高了资源利用率，而且降低了耗酸量和萃取剂成本，极大地简化了后续萃取流程，工艺流程简单易行，环境污染小，同时实现了石墨高效回收。了石墨高效回收。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂离子电池回收
，尤其涉及一种废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法。

技术介绍

[0002]随着电子设备的普及和电动汽车行业的迅速崛起，作为提供能量的锂离子电池发挥着重要的作用。以钴酸锂电池、镍钴锰酸锂电池为代表的锂离子电池销量与日俱增。在此背景下，锂离子电池正极材料的失效、废弃以及资源化回收的过程显得愈发重要。针对废旧锂离子电池的处置，目前主要分为火法冶金回收和湿法冶金回收。火法冶金是工业上常用的方法，但存在耗能高、空气污染严重等缺点，而且火法冶金通常通过焙烧的方法去除负极材料，这导致电极材料中的石墨无法回收，焙烧后会产生大量的二氧化碳污染空气。湿法冶金作为一种高效的回收方法被广泛研究。传统的湿法冶金工艺包括机械拆卸分离、热处理、酸浸、溶剂萃取、化学沉淀、电化学等过程，但在废旧锂离子电池机械拆卸分离过程中，集流体中的铜、铁、铝等金属杂质会难以避免的引入到电极材料中，这对废旧锂离子电池的回收产生较大的影响。目前，回收废旧锂离子电池时电极材料中的金属杂质(如铜、铁、铝等)主要通过酸浸、溶剂萃取以及化学沉淀等联合方法去除；其中萃取所用到的萃取剂大多存在易燃、成本昂贵或有毒性等问题。同时在湿法冶金过程中，石墨的存在会较大的增加酸的用量。
[0003]中国专利CN108963371A中公开了一种从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法，它是采用P204萃取法除铜，萃取条件为皂化2级，萃取10级，洗涤6级，反铜3级，澄清2级实现铜杂质的去除，该方法缺点在于萃取剂成本高，流程复杂。
[0004]中国专利CN110527836A中公开了一种离子交换法回收废旧镍钴锰锂离子电池中有价金属的方法，它是采用镍粉或钴粉置换铜，有价金属碱溶液中和剂水解除铁铝；该工艺采用镍粉或钴粉置换除铜时，因为镍和钴的活性不高，置换效率低，导致金属杂质去除率不高。
[0005]中国专利CN111471864A中公开了一种废旧锂离子电池浸出液中回收铜、铝、铁的方法，它是将锰粉加入废旧锂离子电池浸出液进行除铜，过滤得到除铜后液和海绵铜，接着将碳酸镍和/或氢氧化钴加入所得除铜后液调pH值，搅拌后过滤，得到除铝后液和铝渣，然后将氧化剂加入除铝后液，搅拌，得到除亚铁后液，最后采用针铁矿法除铁，得到去除铜、铝、铁的净化液。该方法的缺点在于工艺流程复杂，萃取剂成本高。
[0006]中国专利CN111129632A中公开了一种废旧三元锂离子电池正负极混合材料回收方法，它是将废旧锂离子电池正负极混合材料置于酸中溶解后，浸取滤渣中Li
+
、Ni
2+
、Co
2+
、Mn
2+
和Cu
2+
，然后过滤实现石墨与正极材料的分离。该方法的缺点是石墨未在酸浸前与正极材料分离，酸耗大，而且在酸浸过程中，石墨极易膨胀改性。
[0007]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种高效的废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法，以解决现有技术中对废旧锂离子电池中金属杂质去除成本高、流程复杂、正负极材料分离困难等技术问题。本专利技术能够在酸浸前有效实现正负极分离以及有效回收金属杂质(该金属杂质主要是指铁、铜、铝)，提高了资源利用率，而且降低了耗酸量和萃取剂成本，极大地简化了后续萃取流程，工艺流程简单易行，环境污染小，同时实现了石墨高效回收。
[0009]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0010]一种废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1、将废旧锂离子电池进行破碎、分级，从而得到含有正极材料、负极材料、粘结剂、电解液和金属杂质的混合物料；
[0012]步骤2、将步骤1所得到的混合物料进行磁选处理，从而得到除铁后混合物料；
[0013]步骤3、将步骤2所得到的除铁后混合物料进行焙烧处理，从而得到去除粘结剂和电解液后混合物料；
[0014]步骤4、将步骤3所得到的去除粘结剂和电解液后混合物料加入碱溶液进行碱浸除铝，从而得到除铝后混合物料；
[0015]步骤5、将步骤4所得到的除铝后混合物料加入铵溶液进行氨浸除铜，从而得到除铜后混合物料；
[0016]步骤6、将步骤5所得到的除铜后混合物料进行浮选，从而得到精矿和尾矿；所述精矿为负极材料，所述尾矿为正极材料。
[0017]优选地，所述废旧锂离子电池为钴酸锂电池、锰酸锂电池、镍酸锂电池、镍钴锰酸锂电池中的至少一种。
[0018]优选地，所述焙烧处理中，焙烧温度为400～700℃，所述焙烧处理的处理气氛为空气气氛或富氧气氛。
[0019]优选地，所述碱溶液采用氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述碱浸除铝中，所述碱溶液的浓度为1～3mol/L，反应温度为60～90℃，反应时间为1～3h。
[0020]优选地，所述铵溶液采用氨水、过硫酸铵、硫酸铵、碳酸铵、氯化铵、磷酸铵中的至少一种；所述氨浸除铜中，所述铵溶液的浓度为0.05～0.3mol/L，反应温度为70～90℃，反应时间为1～3h。
[0021]优选地，所述分级中，筛网目数为200目～800目。
[0022]优选地，所述磁选处理中磁场强度为0.2～0.5T。
[0023]优选地，所述浮选中，起泡剂采用甲基异丁基甲醇、仲辛醇中的至少一种，起泡剂用量为200～600g/t，捕收剂采用正十二烷、柴油、煤油中的至少一种，捕收剂用量为200～400g/t。
[0024]与现有技术相比，本专利技术所提供的废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法，结合了破碎
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分级
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磁选
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碱浸
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铵浸
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浮选分离的工艺，对含有正极材料、负极材料、粘结剂、电解液和金属杂质的混合物料采用了磁选处理
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焙烧处理
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碱浸除铝
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氨浸除铜这一联合除杂方法，高效去除了混合物料中的金属杂质(铁杂质、铝杂质和铜杂质)、粘结剂和电解液，然后采用浮选实现了正极材料与负极材料的快速有效分离，这能够在酸浸前有效实现正负极分离以及有效回收金属杂质，提高了资源利用率，而且降低了耗酸量和萃取剂成
本，极大地简化了后续萃取流程，工艺流程简单易行，环境污染小，同时实现了石墨高效回收。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0026]图1为本专利技术实施例1所提供的废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法的流程示意图一。
[0027]图2为本专利技术实施例1中废旧锂离子电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将废旧锂离子电池进行破碎、分级，从而得到含有正极材料、负极材料、粘结剂、电解液和金属杂质的混合物料；步骤2、将步骤1所得到的混合物料进行磁选处理，从而得到除铁后混合物料；步骤3、将步骤2所得到的除铁后混合物料进行焙烧处理，从而得到去除粘结剂和电解液后混合物料；步骤4、将步骤3所得到的去除粘结剂和电解液后混合物料加入碱溶液进行碱浸除铝，从而得到除铝后混合物料；步骤5、将步骤4所得到的除铝后混合物料加入铵溶液进行氨浸除铜，从而得到除铜后混合物料；步骤6、将步骤5所得到的除铜后混合物料进行浮选，从而得到精矿和尾矿；所述精矿为负极材料，所述尾矿为正极材料。2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池为钴酸锂电池、锰酸锂电池、镍酸锂电池、镍钴锰酸锂电池中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的废旧锂离子电池混合材料除杂及正负极分离的方法，其特征在于，所述焙烧处理中，焙烧温度为400～700℃，所述焙烧处理的处理气氛为空气气氛或富氧气氛。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂亚楠，王瑜，杨恩泽，张杰，孙美洁，王卫东，徐志强，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：