从废旧锂离子电池中提取锂的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种从废旧锂离子电池中提取锂的方法。所述方法包括以下步骤：向电池黑粉中加入钠盐溶液，加压过滤，得到母液和滤渣I；将滤渣I进行热脱附，水浸、过滤得到滤渣II和滤液；调节滤液pH值、浓缩、过滤得到碳酸锂产物。本发明专利技术从锂离子电池中提取锂的方法，流程短、操作简单，设备投资小，将锂电池中水溶性锂和嵌入式锂全部回收，锂的回收率高，可得到工业级纯度的锂盐产品，本发明专利技术方法不产生任何其它新的污染，真正实现零排放。真正实现零排放。真正实现零排放。

【技术实现步骤摘要】
从废旧锂离子电池中提取锂的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及废旧电池回收
，尤其涉及从废旧锂离子电池中提取锂的方法及其应用。

技术介绍

[0002]按照中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，到2030年，新能源汽车销量占汽车总销量的比例将上升至40％左右。于2035年，新能源汽车将占汽车总销量的50％以上。与之伴随的是，大量废旧锂离子电池的产生，将对我国乃至全世界的电子废弃物处理和环境保护提出了严峻的挑战。一方面，废旧锂离子电池中含有有毒易燃电解质、重金属等有害组分，若处理不当会引发严重的水体和土壤污染，甚至引发火灾、爆炸等安全事故；另一方面，废旧锂离子电池中含有大量的锂、钴、镍、锰、铜、铝等金属资源，如能实现电池元素的高效循环，可在很大程度上缓解我国在钴、锂等资源短缺的窘境。
[0003]虽然现有技术中存在一些锂离子电池的回收利用方法，但其一般均为酸或碱浸出工艺制备碳酸锂或氢氧化锂等产品，且现有锂离子溶解过程中酸溶会导致部分Co、Ni、Mn、Cu等杂质溶出；碱溶会导致Al离子溶解增多，造成富锂溶液中杂质偏高；例如：CN110498434A《一种锂离子电池正极活性材料的回收方法及其应用》此专利虽然用低酸溶液控制最终富锂溶液中杂质不高，但是从其工艺过程看相对复杂，控制点较多，实际应用时工作强度大。同时，现有的这些方法提取得到的产品附加值均较低。
[0004]因此，开发一种操作简单、流程短、污染少、回收率高的从废旧锂离子电池中提取锂的技术，对于锂电池回收行业及锂电池产业的循环发展，具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提出从废旧锂离子电池中提取锂的方法及其应用。本专利技术利用电池在湿法破碎后，向破碎分选料中加入钠盐溶液，钠盐溶液与破碎料中的水溶性锂反应生成碳酸锂，加压过滤后滤渣进行热脱附，通过控制热脱附的温度和时间来破坏电池黑粉中正极材料的晶格结构，从而把嵌入式锂元素有选择的置换出来。本专利技术流程短、操作简单，设备投资小。
[0006]在本专利技术中，术语“约”是指点值
±
5％的范围内。
[0007]具体的，本专利技术通过下述方法实现：
[0008]一方面，本专利技术提供一种从废旧锂离子电池中提取锂的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]向电池黑粉中加入钠盐溶液，加压过滤，得到母液和滤渣I；
[0010]将滤渣I进行热脱附，水浸、过滤得到滤渣II和滤液；
[0011]调节滤液pH值、浓缩、过滤得到碳酸锂产物。
[0012]具体的，所述方法包括以下步骤：
[0013]将含锂离子电池放电后，在水喷淋的破碎系统中破碎，利用水力分离出隔膜塑料，
利用磁力分离出磁性金属，利用筛分设备得到电池黑粉；
[0014]向电池黑粉中加入碳酸钠或碳酸氢钠溶液(黑粉的质量与溶液的体积比为1kg：4
‑
6L，钠盐溶液浓度为300g/L)，调浆，将浆料加压过滤，得到母液和滤渣I，母液回流用于继续调浆；废旧锂离子电池在经湿法破碎时，会有含锂的电解液，这部分锂是水溶性的，利用钠盐溶液而非固体钠盐可以实现电解液中的锂以碳酸锂的形式沉淀，从而实现水溶性锂的回收；而在热脱附过程中，电池黑粉中含有的钠盐溶液则可以破坏正极材料的晶格结构，从而实现对嵌入式锂的回收。
[0015]将滤渣I在氮气保护气氛下，置于300
‑
770℃下热脱附30
‑
600分钟，热脱附后，将渣料加去离子水制浆，加入水的量按滤渣：水＝1:8
‑
15的重量比，水浸出其中的锂，固液分离得到含锂水溶液，加入碳酸钠固体(分析纯)调节含锂水溶液的pH值为11
‑
13，加热浓缩、过滤得到碳酸锂产物。
[0016]利用碳酸锂会在约90℃的溶液中析出结晶的特性，将含锂水溶液加热至80
‑
100℃，碳酸锂将会结晶析出：
[0017]其进一步技术方案为，所述方法还包括：在湿法破碎前将锂电池放电的步骤。
[0018]其进一步技术方案为，将含锂离子电池在水喷淋的破碎系统中湿法破碎、分选，得到电池黑粉，湿法破碎不仅减少了粉尘，防止物料燃烧，还可以回收电解液中水溶性的锂。
[0019]其更进一步的技术方案为，在湿法破碎中，利用水力分离出隔膜塑料，利用磁力分离磁性金属，用筛分设备得到电池黑粉；电池黑粉的粒径为能过100目筛。
[0020]其进一步技术方案为，所述钠盐溶液为碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液，电池黑粉的质量与钠盐溶液的体积比为1kg：4
‑
6L；碳酸钠或碳酸氢钠溶液是强碱性，碳酸根与水溶性锂生成碳酸锂沉淀，实现了水溶性锂的回收，同时还为后面滤渣中嵌入式锂的提取提供原料。另一方面，尽管碳酸根的钠盐水溶液为碱性，但其并不会腐蚀不锈钢或铁容器，而且碳酸根的钠盐也不会对环境产生危害，而如果采用硫酸根的钠盐，其在足够浓度和温度下会对不锈钢产生晶间腐蚀，从而缩短设备的使用寿命，其次，硫酸根的钠盐会危害环境。
[0021]其进一步技术方案为，加压过滤过程中，压强为0.3
‑
1MPa；优选的，压强为0.5
‑
0.8MPa、0.6
‑
1MPa、0.7
‑
0.8MPa；更优选的，压强为约0.4MPa、约0.5MPa、约0.6MPa、约0.7MPa、约0.8MPa、约0.9MPa或约1MPa。
[0022]其进一步技术方案为，热脱附温度为300
‑
770℃，热脱附时间为30
‑
600分钟。
[0023]其更进一步技术方案为，热脱附温度为650
‑
750℃，热脱附时间为60
‑
180分钟。
[0024]具体的，热脱附温度可以为400
‑
750℃、500
‑
750℃、550
‑
750℃、600
‑
750℃或650
‑
770℃，优选的，热脱附温度可以为约550℃、约580℃、约610℃、约650℃、约700℃、约750℃或约770℃。
[0025]具体的，热脱附时间可以为40
‑
600分钟、50
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550分钟、60
‑
500分钟、70
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450分钟、80
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400分钟、90
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300分钟、100
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200分钟或100
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150分钟，优选的，热脱附时间可以为约30分钟、约60分钟、约120分钟、约150分钟、约180分钟、约210分钟、约240分钟、约300分钟或约360分钟。
[0026]其进一步技术方案为，热脱附是在保护气体下进行，保护气体可以为氮气、氦气或氖气，加入保护性气体，可以提高对锂的置换，同时还可以阻遏镍钴锰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.从废旧锂离子电池中提取锂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：向电池黑粉中加入钠盐溶液，加压过滤，得到母液和滤渣I；将滤渣I进行热脱附，水浸、过滤得到滤渣II和滤液；调节滤液pH值、浓缩、过滤得到碳酸锂产物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将放电后的含锂离子电池在水喷淋的破碎系统中湿法破碎、分选，得到电池黑粉。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在湿法破碎中，利用水力分离出隔膜塑料，利用磁力分离磁性金属，用筛分设备得到电池黑粉。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钠盐溶液为碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液，电池黑粉的质量与钠盐溶液的体积比为1kg：4
‑
6L。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢经芝，肖义兵，邓慧玲，刘献华，黄登坡，
申请(专利权)人：威立雅新能源科技江门有限公司，
类型：发明
国别省市：