用于从溶液中提取Li和Ni的方法技术

提供了从镍(II)/锂(I)(Ni

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从溶液中提取Li和Ni的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请依赖于于2019年11月4日提交的美国临时申请第62/930,186号，并要求其优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及从溶液中回收元素的方法。更具体地，本公开在一些方面涉及回收诸如任选地从锂镍氧化物(例如LiNiO2)材料脱锂后的废物流中产生的锂和镍的方法。

技术介绍

[0004]锂离子电池越来越多地用于重要的应用中，诸如为电动汽车、蜂窝电话和照相机供电。此类电池在广范围的
中的增加的应用增加了从这些材料的生产中或从废旧锂化电池中以成本效益且时间高效的方式提取呈废物流产生的有价值的元素(诸如镍和锂)的必要性。从这些废物流中提取的材料可以再循环回制造过程中，或者出售且在其它相关过程中实施。
[0005]不幸的是，当前的提取或再循环方法经常利用生成必须处理的大量废物的各种氧化剂，从而需要清理时间和成本。而且，这些方法可能不能提供所提取的组分的有效分离，从而使得不可能单独回收材料。此类缺陷减少了可以回收的材料的量，并且也增加了产生的废物的量和与提取电池材料相关的成本两者。
[0006]尝试了多阶段共提取以便同时回收多种材料(诸如镍和锂两者)。这些方法虽然能够产生各个提取的材料，但为了产生各个提取的材料需要四个共提取阶段和总共六个步骤。因此，当前的共提取方法非常浪费时间，因为必须隔开地进行每个步骤。而且，由于在每个步骤中需要不同的溶剂，因此在共提取方法期间所需的溶剂的量在金钱上是昂贵的。
[0007]因此，需要新的方法来提高从电池废物流中提取材料(诸如镍和锂)的效率和输出。

技术实现思路

[0008]提供以下
技术实现思路
以促进对本公开的独特的创新性特征中的一些的理解，并且不旨在作为完整描述。本公开的各个方面的完整的理解可以通过将整个说明书、权利要求、附图和摘要作为整体获得。
[0009]提供了用于从镍(II)/锂(I)(Ni
2+
/Li
+
)溶液中提取锂和镍的方法，该溶液任选地作为适用于锂离子电池的材料的脱锂的结果而提供。发现某些循环方法允许以时间高效且成本有效的方式单独地几乎完全回收锂和任选的镍。用于从Ni
2+
/Li
+
溶液中提取锂和镍的方法任选地包括提供包括一定量的锂和一定量的镍的Ni
2+
/Li
+
溶液，并且任选地用酸或碱试剂(pH调节剂)处理Ni
2+
/Li
+
溶液以将
2+
/Li
+
溶液的pH调节至约1.0至约10.0之间，任选地调节至低于7.0的pH。该方法包括用锂选择性提取剂处理Ni
2+
/Li
+
溶液，该锂选择性提取剂适于在该pH下从Ni
2+
/Li
+
溶液中提取锂，从而产生任选地具有小于1000ppm的Li
+
的Ni
2+
溶液
(贫锂溶液)。
[0010]在一些方面，与pH调节剂组合后的Ni
2+
/Li
+
溶液的pH小于6.0。pH调节剂任选地选自由以下组成的组：盐酸、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、氨水和上述物质中的至少两种的组合。任选地，在系统中不使用pH调节剂，并且对Ni
2+
/Li
+
溶液直接进行提取。
[0011]在一些方面，锂选择性提取剂任选地为肟、三烷基氧化膦、酸或其任何组合。任选地，锂选择性提取剂是2
‑
羟基
‑5‑
壬基苯乙酮肟、LIX 54
‑
100、LIX 55、Cyanex 936和Cyanex 923，或任何这些试剂中的两种或更多种的任何共混物。
[0012]在一些方面，当用锂选择性提取剂处理Ni
2+
/Li
+
溶液时，Ni
2+
/Li
+
溶液的pH为1.0至10.0。用镍选择性提取剂处理Ni
2+
/Li
+
溶液的步骤任选地在小于7.0的pH下进行，任选地由与pH调节剂的组合产生。
[0013]任选地，所述锂选择性提取剂进一步包含烃。所述烃任选地选自由以下组成的组：煤油、石蜡、环烷烃以及前述中的至少两种的组合。任选地，锂选择性提取剂和烃以按体积计10％:90％至按体积计30％:70％存在。
[0014]由锂提取得到的贫锂溶液任选地小于1000ppm的Li，任选地小于100ppm的Li，任选地小于10ppm的Li。
[0015]在一些方面，该方法进一步包括用碳酸化剂处理所得的富锂溶液以产生锂盐。碳酸化剂任选地选自由以下组成的组：二氧化碳(CO2)、铵、碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢盐以及前述中的至少两种的组合。任选地，将碳酸锂过滤并洗涤，并且可以再用于后续过程。
[0016]所得的贫锂溶液可以进行Ni的进一步分离。任选地，用碳酸化剂或pH调节剂处理贫锂溶液以产生可收集的沉淀镍盐。碳酸化剂任选地选自由以下组成的组：二氧化碳(CO2)、铵、碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢盐以及前述中的至少两种的组合。任选地，过滤并洗涤碳酸镍。
附图说明
[0017]在附图中陈述的本公开的方面本质上是说明性和示范性的，并且不旨在限制由权利要求所限定的主题。当结合以下附图阅读时，可以理解以下本公开的说明性方面的详细描述，以及其中：
[0018]图1是根据一些方面的方法的说明性示意图，展示了从示范性废物或其它材料中任选的连续提取材料；
[0019]图2绘示了如本文提供的方法的流程图，其绘示了提取(E)、洗涤(W)和剥离(S)的各个阶段，多个提取阶段和多个剥离阶段绘示了有机阶段的流动、输入Ni
2+
/Li
2+
溶液和收集如本文提供的方法的锂提取步骤的输出的罐，其绘示在剥离步骤是并联的(A)或串联的(B)过程中；并且
[0020]图3是根据一些方面的如本文提供的说明性方法的示意图。
具体实施方式
[0021]本文提供了用于从输入流中分离锂和任选的镍的方法，其中输入流在LiNiO2材料脱锂后任选地为废物。该方法允许从这些流中有效且稳健地回收锂和任选的镍，使得所得的分离的镍和锂可以用于后续过程或用于形成另外的电化学活性材料。根据本公开的一些
方面，如本文提供的方法利用逆流有机相和水性相的一个或多个连续环路系统以便能够从输入流中有效地分离和提取镍、锂或两者。在图1中展示了根据一些方面的总体方法的示意图。
[0022]在一些方面，该方法采用连续且任选地多步骤提取，其中每一次提取不需要与其它步骤隔开进行以便提供任选地以更少的时间操作的更稳健的总体提取方法，以及产生比现有技术更少的废物。通常，提供废料作为Li和任选的Ni的来源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从镍(II)/锂(I)(Ni
2+
/Li
+
)溶液中提取镍、锂或两者的方法，所述方法包含：(A)提供包含氯离子以及一定量的锂和一定量的镍的Ni
2+
/Li
+
溶液；(B)用pH调节剂处理所述Ni
2+
/Li
+
溶液以将所述Ni
2+
/Li
+
溶液的pH调节至约1.0至约10.0，任选地约1.0至约7，任选地1.0至约6.0；以及(C)用锂选择性提取剂处理所述Ni
2+
/Li
+
溶液，所述锂选择性提取剂适于在所述pH下从所述Ni
2+
/Li
+
溶液中提取锂，从而产生比所述Ni
2+
/Li
+
溶液具有更少Li
+
的贫锂溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含分离镍盐，任选地通过用碳酸化剂处理所述贫锂溶液以产生所述镍盐。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述碳酸化剂选自由以下组成的组：二氧化碳(CO2)、碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢盐以及前述中的至少两种的组合。4.根据权利要求2所述的方法，其进一步包含过滤和洗涤所述镍盐。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述贫锂溶液包含小于1000ppm的Li
+
，任选地小于100ppm的Li
+
，任选地小于10ppm的Li
+
。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述pH调节剂选自由以下组成的组：盐酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵以及前述中的至少两种的组合。7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述锂选择性提取剂包含次膦酸、膦酸、磷酸、羧酸、异羟肟酸、β
‑
二酮、三烷基氧化膦或其任何组合。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述提取剂选自由以下组成的组：LIX 54
‑
100、LIX 55、Cyanex 936和Cyanex 923，或任何这些试剂中的两种或更多种的任何共混物。9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述锂选择性提取剂进一步包含烃。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述烃选自由以下组成的组：煤油、石蜡、环烷烃以及前述中的至少两种的组合。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述锂选择性提取剂和所述烃以按体积计10％:90％至按体积计50％:50％存在。12.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤(C)在约1.0至约6.0的pH下进行。13.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中通过在所述锂选择性提取剂和pH调节溶液之间交替来重复步骤(B)和(C)。14.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中：步骤(B)的所述Ni
2+
/Li
+
溶液的所述pH为1.0至6.0；步骤(C)的所述贫锂溶液包含小于1000ppm的Li
+
；并且所述方法进一步包含：(D)用碳酸盐处理所述贫锂溶液以从所述贫锂溶液中沉淀Ni。15.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在步骤(A)之前，所述方法进一步包含用盐酸或高氯酸使所述LiNiO2化合物脱锂。16.一种从镍(II)/锂(I)(Ni
2+
...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：