三元锂电池正负极材料回收方法技术

本申请公开了一种三元锂电池正负极材料回收方法，所述三元锂电池正负极材料回收方法包括以下步骤：等离子还原：在三元锂电池正负极混粉中添加助剂，混合后，送入等离子还原炉进行焙烧，得到焙砂；水浸锂锰：向所述焙砂中加入水，搅拌，浸出，得到钴掺杂的镍基催化剂滤渣和第一滤液；调值沉锰：调节所述第一滤液的pH值，得到氢氧化锰滤渣和第二滤液；炭化沉锂：向所述第二滤液中加入碳酸盐，得到碳酸锂滤渣。本申请解决了现有技术三元锂电池资源回收工艺复杂、成本高且提取产物杂质较多的技术问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
三元锂电池正负极材料回收方法


[0001]本申请涉及金属复合材料
，尤其涉及一种三元锂电池正负极材料回收方法。

技术介绍

[0002]镍是我国战略性矿产之一，在传统不锈钢、新能源汽车电池等新兴产业中具有重要的地位，被很多国家视为“战略物资”。我国是世界上最大的镍资源消费国，但也是一个贫镍国。我国红土镍矿储量少，镍资源储量以硫化镍矿为主，主要分布在甘肃(占57.8％)、内蒙古(占19.4％)和新疆(占7.6％)等地。目前，我国所需的镍矿资源中，有90％以上来源于印尼和菲律宾，供需矛盾导致镍资源对外依存度维持高位，镍资源持续稳定供应存在很大的挑战。
[0003]镍是一种过渡金属元素，具有独特的核外电子结构，电池反应中，当锂离子脱出时过渡金属镍发生变价来达到荷电平衡，可以从Ni
2+
变成Ni
3+
，再由Ni
3+
变到Ni
4+
，三元正极材料中镍含量越高，能够脱出的锂离子就越多，正极材料的克容量就越高。
[0004]然而，目前对三元锂电池正、负极粉回收的主流工艺为湿法工艺，主要思路为浸出废料中的混合金属盐溶液，然后通过多种萃取剂分离，并逐级提纯为纯度较高的镍盐溶液、钴盐溶液、锰盐溶液、锂盐等原料，提取工艺流程较长，大量使用酸碱溶液，成本较高，且提取产物中杂质较多。

技术实现思路

[0005]本申请的主要目的在于提供一种三元锂电池正负极材料回收方法，旨在解决现有技术三元锂电池资源回收工艺复杂、成本高且提取产物杂质较多的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本申请提供一种三元锂电池正负极材料回收方法，所述三元锂电池正负极材料回收方法包括以下步骤：
[0007]等离子还原：在三元锂电池正负极混粉中添加助剂，混合后，送入等离子还原炉进行焙烧，得到焙砂；
[0008]水浸锂锰：向所述焙砂中加入水，搅拌，浸出，得到钴掺杂的镍基催化剂滤渣和第一滤液；
[0009]调值沉锰：调节所述第一滤液的pH值，得到氢氧化锰滤渣和第二滤液；
[0010]炭化沉锂：向所述第二滤液中加入碳酸盐，得到碳酸锂滤渣。
[0011]可选地，所述等离子还原步骤中的所述助剂包括还原剂和酸化剂。
[0012]可选地，所述还原剂包括锂电池石墨负极粉、活性炭粉和煤粉中的一种或多种的混合物。
[0013]可选地，所述酸化剂包括含有硫酸根、硫酸氢根和/或氯离子的水溶性化合物。
[0014]可选地，所述等离子还原步骤中的所述焙烧的焙烧温度为600
‑
900℃，焙烧时间为3
‑
6小时。
[0015]可选地，所述等离子还原步骤中的所述焙烧处于无氧条件、还原性气氛中或保护气氛中。
[0016]可选地，所述还原性气氛包括氢氩混合气体或者氢氮混合气体，所述氢氩混合气体中氢气的浓度为8
‑
12％，所述氢氮混合气体中氢气的浓度为8
‑
12％。
[0017]可选地，所述向所述焙砂中加入水，搅拌，浸出，得到钴掺杂的镍基催化剂滤渣和第一滤液的步骤包括：
[0018]向所述焙砂中加入4
‑
7倍质量的水，搅拌，并控制浸出温度，使得所述焙砂在70
‑
98℃的温度下，浸出2
‑
3小时。
[0019]可选地，所述调节所述第一滤液的pH值，得到氢氧化锰滤渣和第二滤液的步骤包括：
[0020]向所述第一滤液中加入过量液碱，以将所述第一滤液的pH值调节至8
‑
13，并控制反应温度在60
‑
80℃，反应0.5
‑
2小时，得到氢氧化锰滤渣和第二滤液。
[0021]可选地，所述向所述第二滤液中加入碳酸盐，得到碳酸锂滤渣和废液的步骤包括：
[0022]向所述第二滤液中加入过量纯碱，并控制反应温度在80
‑
100℃，反应1
‑
4小时，得到碳酸锂滤渣和废液。
[0023]本申请提供了一种三元锂电池正负极材料回收方法，通过等离子还原，即在三元锂电池正负极混粉中添加助剂，混合后，送入等离子还原炉进行焙烧，得到焙砂，实现了将锰和锂转化为锰和锂的金属盐溶液，并使得大量的镍与少量的钴和铝结合形成镍基催化剂，同时将三元锂电池正负极混粉中的有机杂质分解成二氧化碳、水等小分子除去；进而通过水浸锂锰，即向所述焙砂中加入水，搅拌，浸出，得到钴掺杂的镍基催化剂滤渣和第一滤液，实现了含有锰和锂的滤液与含有钴掺杂的镍基催化剂的滤渣的分离，进而实现了钴掺杂的镍基催化剂的回收，进而通过调值沉锰，即调节所述第一滤液的pH值，得到氢氧化锰滤渣和第二滤液，实现了锰和锂的分离，进而实现了锰的回收，进而通过炭化沉锂，即向所述第二滤液中加入碳酸盐，得到碳酸锂滤渣，实现了锂的回收，进而实现了废旧三元锂电池正负极混粉的全组分的资源化再生利用，与现有技术要依次回收锰、钴、镍、锂且还需要去除杂质成分的方式相比，本申请的回收方法，可以通过等离子还原过程将镍、钴和铝等金属制备成镍基催化剂，制备得到的镍基催化剂可以直接投入使用，无需进一步分离，既可以实现资源的有效利用，又可以简化各类金属的分离和提取的工艺流程，减少各类金属的分离和提取所需消耗的试剂，降低回收成本，克服了现有技术三元锂电池资源回收工艺复杂、成本高且提取产物杂质较多的技术问题。
附图说明
[0024]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本申请三元锂电池正负极材料回收方法的一实施例的流程示意图。
[0027]本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0029]镍是我国战略性矿产之一，在传统不锈钢、新能源汽车电池等新兴产业中具有重要的地位，被很多国家视为“战略物资”。我国是世界上最大的镍资源消费国，但也是一个贫镍国。我国红土镍矿储量少，镍资源储量以硫化镍矿为主，主要分布在甘肃(占57.8％)、内蒙古(占19.4％)和新疆(占7.6％)等地。目前，我国所需的镍矿资源中，有90％以上来源于印尼和菲律宾，供需矛盾导致镍资源对外依存度维持高位，镍资源持续稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三元锂电池正负极材料回收方法，其特征在于，所述三元锂电池正负极材料回收方法包括以下步骤；等离子还原：在三元锂电池正负极混粉中添加助剂，混合后，送入等离子还原炉进行焙烧，得到焙砂；水浸锂锰：向所述焙砂中加入水，搅拌，浸出，得到钴掺杂的镍基催化剂滤渣和第一滤液；调值沉锰：调节所述第一滤液的pH值，得到氢氧化锰滤渣和第二滤液；炭化沉锂：向所述第二滤液中加入碳酸盐，得到碳酸锂滤渣。2.如权利要求1所述的三元锂电池正负极材料回收方法，其特征在于，所述等离子还原步骤中的所述助剂包括还原剂和酸化剂。3.如权利要求2所述的三元锂电池正负极材料回收方法，其特征在于，所述还原剂包括锂电池石墨负极粉、活性炭粉和煤粉中的一种或多种的混合物。4.如权利要求2所述的三元锂电池正负极材料回收方法，其特征在于，所述酸化剂包括含有硫酸根、硫酸氢根和/或氯离子的水溶性化合物。5.如权利要求1所述的三元锂电池正负极材料回收方法，其特征在于，所述等离子还原步骤中的所述焙烧的焙烧温度为600
‑
900℃，焙烧时间为3
‑
6小时。6.如权利要求1所述的三元锂电池正负极材料回收方法，其特征在于，所述等离子还原步骤中的所述焙烧处于无氧条件、还原性气氛中或保护气氛中。7.如权利要求6所述的三元锂电池正负极材料回收方法，其特征在于，所述还原性气氛包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元龙，孔繁振，甄爱钢，吕昀城，凌怊，张亮，余心亮，
申请(专利权)人：浙江天能新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：