一种从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法技术

本发明专利技术公开了一种从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法，包括如下步骤：1)预处理：将废旧三元锂电池正负极粉末煅烧备用；2)配置镍钴锰浸出液：将氢键供体、氢键受体及稀释剂配置成镍钴锰浸出溶液备用；3)锂分离处理：将煅烧后的粉末加水进行浸出，浸出完成后进行第一次过滤得到的滤液为碳酸锂溶液；4)镍钴锰分离处理：将第一次过滤得到的滤渣与镍钴锰浸出溶液混合进行反应，反应完成后进行第二次过滤得到镍化合物；将第二次过滤得到的滤液加钴沉淀剂沉淀反应后进行第三次过滤得到钴化合物和锰化合物。本发明专利技术实现锂镍钴锰的高效分步分离，回收率高，且避免强酸强碱等对设备的腐蚀，加工成本低。加工成本低。加工成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池回收
，具体涉及一种从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法。

技术介绍

[0002]三元镍钴锰正极材料为重要的锂离子电池材料，其具有能量密度高、稳定性好、安全性高等重要优势。锂离子电池退役后如果不妥善处置会造成环境污染和资源浪费。镍钴锰三元锂电池中含有大量锂、钴、锰、锰等有价金属，与开采矿石相比，有价金属含量高且杂质少，因而具有很高的回收价值。
[0003]目前，工业上通常使用火法冶金、湿法冶金或两者的联用来回收废电池中的有价金属元素。火法冶金回收是将废旧锂离子电池放入温度高于1000℃的熔炼炉中进行高温冶炼，冶炼过程中，废旧锂离子电池中的有机物燃烧脱除，熔点低于反应温度的金属形成合金，低沸点的金属及其化合物通过冷凝回收，其它杂质转移到渣相或形成气体。火法回收应用广泛，可混合处理不同类型废旧锂离子电池，具有回收流程短、效率高等优点，但回收过程中仍有部分锰和锂损失在炉渣中，损失的有价金属偏多，同时会造成大气污染。湿法回收主要是借助湿法冶金的方法将废旧锂离子电池中的有价金属组分进行分离和富集，得到金属可溶性盐或沉淀等产品，具有投资少、生产灵活、金属回收率高等优点，然而在生产过程中需要用到强酸强碱以及萃取剂，易对生产设备造成腐蚀，同时存在环境污染和生产安全的风险。
[0004]如何解决现有回收废旧三元电池工艺中有价金属回收率低、设备腐蚀、成本高等问题是电池回收的难点。申请号为2020109779134的中国专利公开了一种三元锂电池正极材料的回收方法，包括如下步骤：(1)将锂电池正极粉末加入不含还原剂的无机酸中浸出，得到酸浸液；(2)酸浸液调pH，用P227作为萃取剂进行镍钴锰共萃取同时分离锂；(3)镍钴锰共萃取的有机相经酸反萃得到反萃液，草酸作为共沉淀剂沉淀反萃液制备镍钴锰前驱体；(4)再高温煅烧镍钴锰前驱体制备得到粉末状的锂电池正极材料。该技术方案通过溶剂萃取法实现了镍钴锰与锂的分离，同时还实现了不同型号三元电池正极材料的调控，然而该专利无法进一步实现镍钴锰的深度分离，因此，本专利技术旨在开发一种从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法，以更好的满足实际生产需要。

技术实现思路

[0005]本专利技术所解决的技术问题在于提供一种从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法，以实现镍钴锰的深度分离，提高回收率，降低回收成本。
[0006]本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0007]一种从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法，包括如下步骤：
[0008]1)预处理：将废旧三元锂电池正负极粉末煅烧备用；煅烧过程中，废旧三元锂电池正负极粉末煅烧前混合均匀，煅烧过程中锂转化为碳酸锂，高价的镍钴锰转化为低价的镍
钴锰；
[0009]2)配置镍钴锰浸出液：将氢键供体、氢键受体及稀释剂配置成镍钴锰浸出溶液备用；镍钴锰浸出液和原料中的镍钴锰元素分别配位形成配合物，从而达到浸出的目的，而和镍元素形成的配合物在此浸出液中不溶解，所以同时达到沉淀分离镍元素的目的。
[0010]3)锂分离处理：将煅烧后的粉末加水进行浸出，浸出完成后进行第一次过滤得到的滤液为碳酸锂溶液；
[0011]4)镍钴锰分离处理：将第一次过滤得到的滤渣与镍钴锰浸出溶液混合进行反应，反应完成后进行第二次过滤得到镍化合物；将第二次过滤得到的滤液加钴沉淀剂沉淀反应后进行第三次过滤得到钴化合物和锰化合物。
[0012]进一步地，步骤1)中，废旧三元锂电池正负极粉末煅烧全程在惰性气体的保护下进行。
[0013]进一步地，步骤1)中，煅烧温度为500～700℃。
[0014]进一步地，步骤1)中，升温速率为1～20℃/min。升温速率需控制在该范围内，加热速率过慢影响生产效率，而加热速率过快易造成局部温度过高，镍钴锰被还原成合金，影响后续产品分离。
[0015]进一步地，步骤1)中，煅烧时间为1～10小时。
[0016]进一步地，步骤2)中，镍钴锰浸出溶液中，稀释剂的质量分数为5％～50％。
[0017]进一步地，氢键受体、氢键供体的物质的量比为1～5：1～5。氢键受体与氢键供体的比例合适，才能保证良好的配位效果，实现高效浸出镍钴锰的目的。
[0018]进一步地，步骤2)中，所述氢键供体为甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、抗坏血酸中的一种或多种。
[0019]进一步地，步骤2)中，氢键受体为氯化胆碱、氯化琥珀胆碱、氯化乙酰胆碱、氯化胺甲酰胆碱的一种或多种。
[0020]进一步地，步骤2)中，稀释剂为二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二乙基乙酰胺中的一种或多种。
[0021]优选的，镍钴锰浸出溶液配置时，先将氢键受体、氢键供体配置成混合溶液，往混合溶液中加入稀释剂，在50～80℃下搅拌0.5～1h。氢键受体和氢键供体混合后会通过氢键相互作用形成混合物，分开配置可以保证氢键受体和氢键供体混合更均匀，稀释剂作为溶剂起到降低粘度的作用。
[0022]进一步地，步骤3)中，煅烧后的粉末与水的质量比范围为1:5～50。
[0023]进一步地，步骤3)中，浸出时间为0.5～3h，浸出过程中搅拌速度为250～600r/min。
[0024]进一步地，步骤4)中，第一次过滤得到的滤渣与镍钴锰浸出溶液的固液比范围为1：3～60。
[0025]进一步地，步骤4)中，第一次过滤得到的滤渣与镍钴锰浸出溶液的反应温度为80～150℃。温度太低浸出不完全影响产率，温度太高形成的配合物会分解也会影响产率。
[0026]进一步地，步骤4)中，第一次过滤得到的滤渣与镍钴锰浸出溶液的反应时间20～120min。
[0027]进一步地，步骤4)中，第二次过滤得到的滤渣为镍化合物和碳的混合物。
[0028]进一步地，步骤4)中，加热混合物使镍化合物分解得到氧化镍，碳被氧化成二氧化碳。
[0029]进一步地，步骤4)中，加热温度为600～700℃，升温速率为1～20℃/min，加热时间为1～3h。
[0030]进一步地，步骤4)中，钴沉淀剂为水，加水后水在体系中的质量分数为1％～50％，反应温度为40～90℃，反应时间60～240min。钴与镍钴锰浸出液形成的配合物，在加入水后，一部分配位基团被水取代而形成沉淀，水的质量分数控制较为重要，控制不当易导致钴沉淀不完全，影响钴的回收率。而温度太低配位基团置换不完全影响产率，温度太高和水形成的配合物分解也会影响产率。
[0031]优选的，反应时搅拌速度为250～600r/min。
[0032]进一步地，步骤4)中，第三次过滤得到的滤渣为钴化合物，将钴化合物加热分解得到四氧化三钴，加热温度为450～550℃，升温速率为1～20℃/min，加热时间为1～3h。
[0033]进一步地，步骤4)中，第三次过滤得到的滤液通过加入锰沉淀剂在常温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)预处理：将废旧三元锂电池正负极粉末煅烧备用；2)配置镍钴锰浸出液：将氢键供体、氢键受体及稀释剂配置成镍钴锰浸出溶液备用；3)锂分离处理：将煅烧后的粉末加水进行浸出，浸出完成后进行第一次过滤得到的滤液为碳酸锂溶液；4)镍钴锰分离处理：将第一次过滤得到的滤渣与镍钴锰浸出溶液混合进行反应，反应完成后进行第二次过滤得到镍化合物；将第二次过滤得到的滤液加钴沉淀剂沉淀反应后进行第三次过滤得到钴化合物和锰化合物。2.根据权利要求1所述的从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法，其特征在于，步骤1)中，废旧三元锂电池正负极粉末煅烧全程在惰性气体的保护下进行，煅烧温度为500～700℃，升温速率为1～20℃/min，煅烧时间为1～10小时。3.根据权利要求1所述的从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法，其特征在于，步骤2)中，镍钴锰浸出溶液中，稀释剂的质量分数为5％～50％，氢键受体、氢键供体的物质的量比为1～5：1～5。4.根据权利要求1所述的从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法，其特征在于，步骤2)中，所述氢键供体为甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、抗坏血酸中的一种或多种；氢键受体为氯化胆碱、氯化琥珀胆碱、氯化乙酰胆碱、氯化胺甲酰胆碱的一种或多种；稀释剂为二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二乙基乙酰胺中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的从废旧三元锂电池中分步沉淀回收镍、钴和锰的方法，其特征在于，步骤3)中，煅烧后的粉末与水的质量比范围为1:5～50，浸出时间为0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林海，肖宏，马成，肖地闻，蔡鸿雁，赵思思，梁余威，潘俊源，
申请(专利权)人：广西埃索凯循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：