一种从废旧NCM三元锂离子电池正极材料中回收分离镍钴锰的方法技术

本发明专利技术涉及一种从废旧NCM三元锂离子电池正极材料中回收分离镍钴锰的方法，属于废旧锂离子电池正极材料回收技术领域。本发明专利技术以酸液为浸出剂，双氧水为还原剂浸出废旧NCM三元锂离子电池正极得到含镍、钴和锰的浸出液；将乙基黄原酸钠加去离子水中配制成乙基黄原酸钠溶液，乙基黄原酸钠溶液加入到含镍、钴和锰的浸出液中，在温度25～60℃、搅拌条件下共沉淀得到镍钴共沉淀物和含锰沉淀后液；镍钴共沉淀物加入到氨水溶液中，在温度25～60℃下搅拌浸出，得到乙基黄原酸钴和含镍浸出液，含镍浸出液蒸馏去除氨水溶液得到乙基黄原酸镍；将草酸溶液加入到含锰沉淀后液中，搅拌反应得到草酸锰沉淀。本发明专利技术对镍钴锰的分离回收率可达95％以上。以上。

【技术实现步骤摘要】
一种从废旧NCM三元锂离子电池正极材料中回收分离镍钴锰的方法


[0001]本专利技术涉及一种从废旧NCM三元锂离子电池正极材料中回收分离镍钴锰的方法，属于废旧锂离子电池正极材料回收


技术介绍

[0002]废旧NCM三元锂离子电池正极材料中镍、钴、锰等有价金属含量都很高，远远高于天然矿石。
[0003]目前针对废旧NCM三元锂离子电池正极材料的回收主要使用的方法为火法冶金和湿法冶金。火法冶金处理方法主要是利用高温处理废旧正极材料，并通过物理和化学转化对有价金属进行纯化，将其转化成金属单质和金属氧化物，从而达到提取和纯化有价金属的目的；但火法冶金处理方法也存在能耗高、Li和Mn等有价金属流失在炉渣中，导致其回收率不高等缺点。湿法冶金是指将废旧正极材料与化学溶液发生反应，将正极材料中固态的有价金属变成离子状态，以离子的形式存在于溶液中，随后通过富集、萃取、化学沉淀等方法，最后以金属盐的方式回收再利用。相比火法冶金，湿法冶金工艺具有许多，例如金属回收率高、产品纯度高、能耗低和气体排放量少；但是湿法冶金在后续有价金属的分离提取中会使用到较为昂贵的萃取剂以及多级萃取和反萃取等操作。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对废锂离子电池循环利用问题，提出了一种从废旧NCM三元锂离子电池正极材料浸出液中回收分离镍钴锰的方法，即以无机酸或有机酸为浸出剂，双氧水为还原剂浸出废旧NCM三元锂离子电池正极得到含镍、钴和锰的浸出液，再以乙基黄原酸钠，氨水，草酸为分离剂，逐步分离镍钴锰。
[0005]一种从废旧NCM三元锂离子电池正极材料中回收分离镍钴锰的方法，具体步骤如下：
[0006](1)以酸液为浸出剂，双氧水为还原剂浸出废旧NCM三元锂离子电池正极得到含镍、钴和锰的浸出液；
[0007](2)将乙基黄原酸钠加去离子水中配制成乙基黄原酸钠溶液，乙基黄原酸钠溶液加入到步骤(1)含镍、钴和锰的浸出液中，在温度25～60℃、搅拌条件下共沉淀得到镍钴共沉淀物和含锰沉淀后液；
[0008](3)将步骤(2)镍钴共沉淀物加入到氨水溶液中，在温度25～60℃下搅拌浸出，得到乙基黄原酸钴和含镍浸出液，含镍浸出液蒸馏去除氨水溶液得到乙基黄原酸镍；
[0009](4)将草酸溶液加入到步骤(2)含锰沉淀后液中，搅拌反应得到草酸锰沉淀。
[0010]所述步骤(1)酸液浓度为1～5mol/L，双氧水的添加量为5～10mol/L。
[0011]所述步骤(1)酸液为硫酸、盐酸、柠檬酸或苹果酸。
[0012]所述步骤(2)含镍、钴和锰的浸出液中钴和镍总摩尔量与乙基黄原酸钠与的摩尔
比为1:2～3。
[0013]所述步骤(3)氨水溶液浓度为15～30vol％。
[0014]所述含锰沉淀后液中锰与草酸的摩尔比为1:1.0～1.5。
[0015]从废旧NCM三元锂离子电池正极材料中回收分离镍钴锰的原理：废旧NCM正极材料中的钴锰分别处于+3价和+4价，难以完全溶解在酸性溶液，还原剂双氧水将钴锰还原成+2价，易于浸出；黄原酸根离子对Ni
2+
、Co
2+
的结合能力大小较大，与Mn
+2
的结合能力较小，其中Ni
2+
、Co
2+
、Mn
+2
的溶度积K
SP
分别为1.8*10
‑
12
，5.4*10
‑
13
，1*102，因此，黄原酸盐可以选择性的从浸出液中同时沉淀出Co、Ni；并且黄原酸镍(C3H5OS2Ni)溶于氨水，而黄原酸钴(C3H5OS2Co)不溶氨水，故产生的沉淀可以进一步通过氨水分离Ni和Co；而草酸锰(MnC2O4)的溶度积K
SP
为1.1*10
‑
15
，可从浸出液中分离出Mn。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017](1)本专利技术利用还原剂双氧水将废旧NCM正极材料中的钴和锰还原成+2价实现钴锰镍的高效浸出，再利用黄原酸根离子选择性沉淀钴镍，利用氨水选择性溶解黄原酸镍，从而实现钴锰镍的分离；
[0018](2)本专利技术流程短，反应较迅速，反应条件要求低，对镍钴锰的分离回收率可达95％以上；
[0019](3)本专利技术方法的成本低，避免了昂贵的萃取剂的使用，分离过程简单。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。
[0021]实施例1：一种从废旧NCM三元锂离子电池正极材料中回收分离镍钴锰的方法，具体步骤如下：
[0022](1)以浓度为3mol/L的硫酸为浸出剂，双氧水为还原剂浸出废旧NCM三元锂离子电池正极得到含镍、钴和锰的浸出液；其中双氧水的添加量为9.79mol/L；通过ICP
‑
OES测得镍离子、钴离子和锰离子的含量分别为3256mg/L、3347mg/L和3198mg/L；
[0023](2)将乙基黄原酸钠加去离子水中配制成乙基黄原酸钠溶液，乙基黄原酸钠溶液加入到步骤(1)含镍、钴和锰的浸出液中，在温度40℃、搅拌条件下共沉淀得到镍钴共沉淀物和含锰沉淀后液；其中含镍、钴和锰的浸出液中钴和镍总摩尔量与乙基黄原酸钠与的摩尔比为1:3；
[0024](3)将步骤(2)镍钴共沉淀物加入到浓度为30vol％的氨水溶液中，在温度40℃下搅拌浸出，得到乙基黄原酸钴和含镍浸出液，含镍浸出液蒸馏去除氨水溶液得到乙基黄原酸镍；
[0025](4)将草酸溶液加入到步骤(2)含锰沉淀后液中，搅拌反应得到草酸锰沉淀；其中含锰沉淀后液中锰与草酸的摩尔比为1:1.0；
[0026]经电感耦合等离子发射光谱仪测定含锰沉淀后液和含镍浸出液中镍、钴、锰的含量，计算出镍、钴、锰的分离回收率达97％、96％和95％。
[0027]实施例2：一种从废旧NCM三元锂离子电池正极材料中回收分离镍钴锰的方法，具体步骤如下：
[0028](1)以浓度为1mol/L的柠檬酸为浸出剂，双氧水为还原剂浸出废旧NCM三元锂离子电池正极得到含镍、钴和锰的浸出液；其中双氧水的添加量为6.82mol/L；通过ICP
‑
OES测得镍离子、钴离子和锰离子的含量分别为2536mg/L、2591mg/L和2473mg/L；
[0029](2)将乙基黄原酸钠加去离子水中配制成乙基黄原酸钠溶液，乙基黄原酸钠溶液加入到步骤(1)含镍、钴和锰的浸出液中，在温度35℃、搅拌条件下共沉淀得到镍钴共沉淀物和含锰沉淀后液；其中含镍、钴和锰的浸出液中钴和镍总摩尔量与乙基黄原酸钠与的摩尔比为1:2.5；
[0030](3)将步骤(2)镍钴共沉淀物加入到浓度为25vol％的氨水溶液中，在温度35℃下搅拌浸出，得到乙基黄原酸钴和含镍浸出液，含镍浸出液蒸馏去除氨水溶液得到乙基黄原酸镍；
[0031](4)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NCM三元锂离子电池正极材料中回收分离镍钴锰的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)以酸液为浸出剂，双氧水为还原剂浸出废旧NCM三元锂离子电池正极得到含镍、钴和锰的浸出液；(2)将乙基黄原酸钠加去离子水中配制成乙基黄原酸钠溶液，乙基黄原酸钠溶液加入到步骤(1)含镍、钴和锰的浸出液中，在温度25～60℃、搅拌条件下共沉淀得到镍钴共沉淀物和含锰沉淀后液；(3)将步骤(2)镍钴共沉淀物加入到氨水溶液中，在温度25～60℃下搅拌浸出，得到乙基黄原酸钴和含镍浸出液，含镍浸出液蒸馏去除氨水溶液得到乙基黄原酸镍；(4)将草酸溶液加入到步骤(2)含锰沉淀后液中，搅拌反应得到草酸锰沉淀。2.根据权利要求1所述从废旧NCM三元锂离子电池正极材料中回收分离镍钴锰的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正富，张天伟，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：