一种废旧正极材料的FeS2辅助球化-氧化焙烧提锂方法技术

本发明专利技术属于废旧动力电池回收技术领域，具体涉及一种废旧正极材料的FeS2辅助球化

【技术实现步骤摘要】
一种废旧正极材料的FeS2辅助球化
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氧化焙烧提锂方法


[0001]本专利技术属于锂电池回收
，特别是涉及一种废旧锂电池正极材料的优先提锂技术。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于其优越的电化学性能，被广泛应用于各电子领域。锂离子电池用量增加的同时，其报废量也逐年增加。锂离子电池主要由正极、负极、有机电解液和隔膜组成，由于废旧锂离子电池中有着大量的有价金属(如钴、锂、铝、铜等)，且废旧电池中还含有对环境有危害的含氟电解液，所以如何回收处理废旧锂离子电池是目前研究的热点。对废锂电池正极材料进行高效绿色回收，既可节约成本，避免资源浪费，又能减轻环境污染问题。
[0003]对于电池级碳酸锂来说，市场售价已经达到了52万元/吨，如果放任锂在废旧锂离子电池中的流失，会造成巨大的经济损失和资源浪费。所以，优先提锂已经是一种迫切的行业需求。

技术实现思路

[0004]针对传统工艺的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种废旧正极材料的 FeS2辅助球化
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氧化焙烧提锂方法，旨在改善锂的低能耗下的提取效果，并改善锂和正极材料中的其他过渡金属元素的分离选择性。
[0005]废旧正极材料中的金属锂离子常存在与层间以及材料晶格中，提锂的难度大，常见的火法工艺，均需要较苛刻的处理条件，且锂的预提率以及锂和过渡金属的分离选择性有待提高。针对该问题，本专利技术人经过深入研究，提供以下改进方案：
[0006]一种废旧正极材料的FeS2辅助球化
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>氧化焙烧提锂方法，将废旧正极材料、 FeS2源、造球粘结剂、溶剂在造球机中进行球化，得到生球；将生球在含氧气氛下焙烧，制得焙烧料，将焙烧料进行水浸处理，得到提锂液和过渡金属渣；
[0007]所述的焙烧阶段的温度为200～300℃；
[0008]所述的溶剂为含醇水溶液，其中，醇的体积含量为20～70v％。
[0009]本专利技术创新地将FeS2、废旧正极材料进行球化
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氧化焙烧处理，配合造球工艺和氧化焙烧温度参数的联合控制，如此能够实现协同，能够改变反应历程和原理，可以催化废旧正极材料转型，可在较低的温度下实现锂从层间和晶格中分离，在较温和的条件下实现锂的预提取，不仅如此，还能够改善锂和其他过渡金属的分离选择性。
[0010]本专利技术中，所述的含FeS2源为含有FeS2源的固体物料，优选为含有FeS2 源的矿物、渣、纯物料中的至少一种；考虑到处理成本以及固体物料的资源化利用，所述的含FeS2源可以为FeS2源的矿物和渣；所述的矿物例如为黄铁矿。
[0011]优选地，含FeS2源中，FeS2源的含量没有特别要求，例如大于或等于10wt.％，也可以采用分析纯物料。
[0012]本专利技术中，所述的废旧正极材料为废旧锂离子电池中回收的废旧正极材料；
[0013]优选地，所述的废旧正极材料通过废旧锂离子电池经放电、拆解、筛选、剥离处理，得到废旧正极材料；
[0014]优选地，所述的废旧正极材料中的活性物质为包含Ni、Co、Mn中的至少一种元素的锂盐；例如可以为锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂中的至少一种。
[0015]优选地，所述的废旧正极材料中，还允许含有导电剂、粘结剂、电解液、集流体中的至少一种。
[0016]优选地，所述的废旧正极材料中，废旧活性物质的含量没有特别要求，考虑到回收的经济性，其含量可以为50wt％以上，优选为70wt％以上。
[0017]本专利技术中，所述的FeS2源对废旧正极材料的辅助球化以及氧化焙烧方式和温度的联合控制是协同改变转型历程，改善温和条件下锂的预提效果和过渡金属的分离选择性的关键。研究还发现，对球化方式进行控制，有助于进一步改善所述辅助球化
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氧化焙烧的协同效果，改善温和条件下的锂的预提取率和锂与过渡金属的分离选择性。
[0018]作为优选，所述的醇为C1～C4的单元醇、C2～C4的二元醇、聚乙二醇中的至少一种；优选为乙二醇；
[0019]优选地，所述的溶剂中，醇的含量为30～65％，优选为50～60v％。研究发现，在优选的乙二醇含水溶液下，进一步配合体积比的联合控制，能够实现协同，能够获得更优的造球
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氧化焙烧效果，可以表现出更优的锂提取效果和锂
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过渡金属的分离选择性。
[0020]作为优选，所述的造球粘结剂为消石灰、淀粉、纤维素、沥青、丙烯酰胺中的至少一种。
[0021]作为优选，废旧正极材料、FeS2源、造球粘结剂、溶剂的重量比为40～50： 30～40：1～10：10～20；进一步优选为40～50:30～40:3～7：13～18。
[0022]优选地，生球的粒径为10～15mm；
[0023]优选地，生球的强度为15～20N/个。
[0024]本专利技术中，结合所述的球化和成分的控制，进一步配合氧化焙烧工艺，能够基于全新的反应途径以及机理，改善材料转型效果，改善锂的温和条件下的提锂以及锂和过渡金属的分离选择性。
[0025]作为优选，含氧气氛为氧气、空气、氧气
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保护气的混合气；
[0026]优选地，所述的含氧气氛中，氧气的体积含量大于或等于10v％，考虑到处理成分，可以选取空气。
[0027]优选地，焙烧的温度为250～300℃。
[0028]作为优选，焙烧的时间为0.5～2h。
[0029]作为优选，水浸的温度为20℃～40℃，进一步可以为20～30℃；本专利技术中，得益于所述的造球工艺以及氧化焙烧工艺和参数的联合，可以在温和的条件下实现锂的预回收，并改善锂和过渡金属氧化物的分离选择性。
[0030]优选地，水浸阶段，液固比为10～30mL/g。
[0031]本专利技术中，可基于现有的方法对获得的过渡金属渣进行回收处理，例如，可基于常规的酸浸处理，回收过渡金属渣中的金属元素。
[0032]有益效果
[0033]本专利技术创新地采用FeS2固体辅助的废旧正极材料固
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固转型利用，并进一步发现，创新地将FeS2、废旧正极材料进行球化
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氧化焙烧处理，进一步配合工艺参数的控制，如此可实现协同，能够改变反应历程和原理，可以催化废旧正极材料转型，可以在较低的温度下实现锂从层间和晶格中分离，在较温和的条件下实现锂的预提取，不仅如此，还能够改善锂和其他过渡金属的分离选择性。
[0034]本专利技术可以在较低的焙烧以及浸出温度下，实现锂的有效提取，此外，还有助于改善锂
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过渡金属的分离选择性。
附图说明
[0035]图1为实施例1的氧化焙烧后物料的XRD图谱。
具体实施方式
[0036]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术并不局限于以下实施例。
[0037]以下案例，除特别声明外，采用黄铁矿作为含FeS2物料，且其FeS2的含量为89wt.％。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧正极材料的FeS2辅助球化
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氧化焙烧提锂方法，其特征在于，将废旧正极材料、FeS2源、造球粘结剂、溶剂在造球机中进行球化，得到生球；将生球在含氧气氛下焙烧，制得焙烧料，将焙烧料进行水浸处理，得到提锂液和过渡金属渣；所述的焙烧阶段的温度为200～300℃；所述的溶剂为含醇水溶液，其中，醇的体积含量为20～70v％。2.如权利要求1所述的废旧正极材料的FeS2辅助球化
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氧化焙烧提锂方法，其特征在于，所述的溶剂中，所述的醇为C1～C4的单元醇、C2～C4的二元醇、聚乙二醇中的至少一种；优选为乙二醇；优选地，所述的溶剂中，醇的含量为30～65％，优选为50～60v％。3.如权利要求1所述的废旧正极材料的FeS2辅助球化
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氧化焙烧提锂方法，其特征在于，所述的造球粘结剂为消石灰、淀粉、纤维素、沥青、丙烯酰胺中的至少一种。4.如权利要求1所述的废旧正极材料的FeS2辅助球化
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氧化焙烧提锂方法，其特征在于，所述的含FeS2物料为含有FeS2的固体物料，优选为含有FeS2的矿物、渣、纯物料中的至少一种；优选地，含FeS2物料中，FeS2的含量大于或等于10wt.％。5.如权利要求1所述的废旧正极材料的FeS2辅助球化
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氧化焙烧提锂方法，其特征在于，所述的废旧正极材料为废旧锂离子电池中回收的废旧正极材料；优选地，所述的废旧正极材料通过废旧锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：马亚赟，苏帆雲，杨万，周向阳，杨娟，唐晶晶，
申请(专利权)人：湖南宸星新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：