通过还原和羰基化进行电池回收制造技术

本发明专利技术涉及一种从电池材料中回收过渡金属的方法，其包括(0.1)提供包含氧化镍和/或钴化合物的电池材料，(1.1)在350℃以上加热所述电池材料，产生含有元素形式的镍和/或钴的还原材料，(2.1)任选在反应性气体存在下，用一氧化碳将所述还原材料羰基化，产生固体羰基化残留物和挥发性羰基化合物，其包含含羰基镍和/或羰基钴的化合物，和(3.1)通过蒸发将挥发性羰基化合物与固体羰基化残留物分离。羰基化合物与固体羰基化残留物分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过还原和羰基化进行电池回收
[0001]本专利技术涉及一种从电池材料中回收过渡金属的方法，其包括(0.1)提供包含氧化镍和/或钴化合物的电池材料，(1.1)在350℃以上加热所述电池材料，产生含有元素形式的镍和/或钴的还原材料，(2.1)用一氧化碳将所述还原材料羰基化，任选在反应性气体存在下进行，产生固体羰基化残留物和挥发性羰基化合物，挥发性羰基化合物包含含羰基镍和/或羰基钴的化合物，和(3.1)通过蒸发将挥发性羰基化合物与固体羰基化残留物分离。
[0002]电池，尤其是锂离子电池的寿命并非无限。因此预期将出现越来越多的废电池。由于它们含有重要的过渡金属(例如但不限于钴和镍)和此外还有锂，废电池可能构成对新一代电池有价值的原材料来源。因此，以从用过的锂离子电池中回收过渡金属和任选甚至锂为目标，已经作出更多的研究工作。
[0003]各种方法已用于原材料回收。一种方法基于相应电池废料的熔炼，随后湿法冶金加工获自熔炼法的金属合金。另一种方法是电池废料的直接湿法冶金加工。这样的湿法冶金工艺以水溶液或沉淀形式提供过渡金属，例如作为氢氧化物，单独或已经为制造新阴极活性材料所需的化学计量。
[0004]本专利技术方法追求各种目的：简单、价廉、快速和/或高效回收过渡金属，如镍和/或钴。避免将新的杂质引入该方法以致需要额外提纯步骤。
[0005]通过一种从电池材料中回收过渡金属的方法实现该目的，所述方法包括
[0006](0.1)提供包含氧化镍和/或钴化合物的电池材料，
[0007](1.1)在350℃以上加热所述电池材料，产生含有元素形式的镍和/或钴的还原材料，
[0008](2.1)用一氧化碳将所述还原材料羰基化，任选在反应性气体存在下进行，产生固体羰基化残留物和挥发性羰基化合物，挥发性羰基化合物包含含羰基镍和/或羰基钴的化合物，和
[0009](3.1)通过蒸发将挥发性羰基化合物与固体羰基化残留物分离。
[0010]在一种优选形式中，从电池材料中回收过渡金属的方法包括
[0011](0.1)提供包含氧化镍和/或钴化合物的电池材料，如完整电池、机械处理过的废电池或电池废料，
[0012](0.2)任选地，用有机溶剂洗涤所述电池材料以除去有机电解质和聚合物粘合剂，
[0013](0.3)任选地，用水性介质洗涤所述电池材料，
[0014](0.4)任选地，对所述电池材料施以固
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固分离，如浮选、电分选、筛分或磁选，以除去固体，如碳、聚合物或磁性材料，
[0015](0.5)任选地，将所述电池材料加热到至多350℃以蒸发电解质的有机组分，
[0016](1.1)在350℃以上加热所述电池材料，产生含有元素形式的镍和/或钴的还原材料，
[0017](1.2)任选地，对所述还原材料施以干式固
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固分离，如电分选、筛分或磁选，以除去固体，如碳、聚合物或磁性材料，
[0018](1.3)任选地，用任选酸性的水性介质处理所述还原材料，产生含有溶解的锂盐和
未溶解材料的浆料，任选对所述浆料施以固
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液分离以将溶解的锂盐与未溶解材料分离，和任选对未溶解材料施以固
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固分离以除去固体，如碳、聚合物或磁性材料或未溶解的锂盐，
[0019](2.1)在30至300℃的温度和1至300巴的分压下用一氧化碳将所述还原材料羰基化，任选在反应性气体存在下进行，产生固体羰基化残留物和选自含羰基镍和/或羰基钴的化合物的挥发性羰基化合物，
[0020](3.1)通过蒸发将挥发性羰基化合物与固体羰基化残留物分离，
[0021](3.2)任选地，通过吸附、冷凝、蒸馏或汽化将分离的挥发性羰基化合物提纯，
[0022](3.3)任选地，分解固体羰基化残留物中的固体非挥发羰基金属，
[0023](3.4)任选地，对固体羰基化残留物施以干式固
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固分离，如电分选、筛分或磁选，以除去固体，如碳、聚合物或磁性材料，
[0024](3.5)任选地，用任选酸性的水性介质处理固体羰基化残留物，产生含有溶解的锂盐和未溶解材料的浆料，任选对所述浆料施以固
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液分离以将溶解的锂盐与未溶解材料分离，任选对未溶解材料施以固
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固分离以除去固体，如碳、聚合物、磁性材料或未溶解的锂盐，
[0025](4.1)任选地，分解挥发性羰基化合物，产生元素形式或作为盐的镍和/或钴，和
[0026](4.2.)任选地，进一步提纯镍和/或钴。
[0027]在另一种优选形式中，该方法包括步骤(0.2)、(0.3)、(0.4)、(0.5)、(1.2)、(1.3)、(3.2)、(3.3)、(3.4)、(3.5)和(4.2)的至少一个。
[0028]在另一种更优选的形式中，该方法包括步骤(0.1)、(1.1)、(2.1)、(3.1)、(3.5)、(4.1)的至少一个。
[0029]从电池如锂离子电池中回收过渡金属通常意味着可以至少部分回收过渡金属(例如镍、钴和/或锰)和任选其它有价值的元素(例如锂和/或碳)，通常以各自至少10、20、30、40、50、60、70、80、90、95重量％或99重量％的回收率回收。优选地，通过该方法回收至少镍、钴和/或锂。
[0030]从电池优选锂离子电池，如用过的或新的电池、电池部件、阴极活性材料、它们的不合格材料(例如不符合规范和要求)或来自电池生产的生产废料中回收过渡金属和任选其它有价值的元素。
[0031]步骤(0)
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提供和制备电池材料
[0032]步骤(0.1)是提供包含氧化镍和/或钴化合物的电池材料，如完整电池、机械处理过的废电池或电池废料。
[0033]电池材料是来源于电池，优选来源于锂离子电池的材料。出于安全原因，通常将这样的电池完全放电，否则可能发生短路而构成着火和爆炸危险。这样的锂离子电池可以拆卸、冲压、磨碎(例如在锤磨机中)或切碎(例如在工业切碎机中)。由这种类型的机械加工可以获得电池电极的活性材料，其含有可具有规则形状但通常具有不规则形状的过渡金属材料。但是优选尽可能除去轻质成分，如由有机塑料制成的外壳部件和铝箔或铜箔，例如在强制气体料流中、空气分离或分级。
[0034]在一种形式中，电池材料以完整电池的形式存在。
[0035]电池材料经常来自电池，如锂离子电池的电池废料。这样的电池废料可能来源于用过的电池或生产废料，例如不合格材料。在一种优选形式中，过渡金属材料获自机械处理
过的电池废料，例如获自在锤磨机中或在工业切碎机中处理过的电池废料。这样的过渡金属材料可具有1μm至1cm，优选1至1000μm，特别是3至500μm的平均粒径(D50)。电池废料的更大的部分，如外壳、线路和电极载体膜通常机械分离以使相应的材料可从用于该方法的过渡金属材料中广泛排除。
[0036]优选地，电池材料以完整电池或机械处理过的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从电池材料中回收过渡金属的方法，其包括(0.1)提供包含氧化镍和/或钴化合物的电池材料，(1.1)在350℃以上加热所述电池材料，产生含有元素形式的镍和/或钴的还原材料，(2.1)用一氧化碳将所述还原材料羰基化，任选在反应性气体存在下进行，产生固体羰基化残留物和挥发性羰基化合物，所述挥发性羰基化合物包含含羰基镍和/或羰基钴的化合物，和(3.1)通过蒸发将挥发性羰基化合物与固体羰基化残留物分离。2.根据权利要求1的方法，其中所述电池材料是锂离子电池材料。3.根据权利要求1或2的方法，其中所述电池材料包含完整电池、机械处理过的废电池或电池废料或来自电池或电池组件的生产的废料。4.根据权利要求1至3任一项的方法，其中所述电池材料含有1
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30重量％，优选3
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25重量％，特别是8
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16重量％的氧化镍化合物。5.根据权利要求1至3任一项的方法，其中所述电池材料含有1
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30重量％，优选3
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25重量％，特别是8
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16重量％的氧化钴化合物。6.根据权利要求1至5任一项的方法，其中步骤(1.1)通过在惰性、氢气或氧气气氛中加热所述电池材料实现。7.根据权利要求1至6任一项的方法，其中所述羰基化在30至300℃的温度和1至300巴的分压下实现。8.根据权利要求1至7任一项的方法，其中所述挥发性羰基化合物包含Ni(CO)4、HCo(CO)4和/或(NO)Co(CO)3。9.根据权利要求1至8任一项的方法，其中除一氧化碳外，在羰基化过程中还存在惰性气体和/或反应性气体。10.根据权利要求9的方法，其中所述惰性气体是氮气、氩气或二氧化碳。11.根据权利要求9的方法，其中所述反应性气体是氢气或一氧化氮。12.根据权利要求1至11任一项的方法，其中在羰基化过程中存在选自氨、硫或硫化合物的羰基化催化剂。13.根据权利要求1至12任一项的方法，其中所述还原材料中存在镍和钴并且所述还原材料首先在不存在反应性气体的情况下羰基化，产生挥发性羰基镍，接着在反应性气体存在下羰基化，产生挥发性羰基钴，或反之亦然。14.根据权利要求1至13任一项的方法，其进一步包括(4.1)分解挥发性羰基化合物，产生元素形式或作为盐的镍和/或钴。15.根据权利要求1至14任一项的方法，其包括下...

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