一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法技术

本发明专利技术提供了一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法，所述回收方法包括如下步骤：均匀混合废旧锂离子电池正极材料、还原剂以及溶剂，采用电磁感应加热进行浸出，冷却后进行固液分离，所得滤液为含有有价金属离子的浸出液。本发明专利技术提供的回收方法能够对正极材料中的有价值成分进行充分浸出，处理过程中无二次污染风险；且本发明专利技术提供的回收方法简单易行，具有较高的回收效率，并能够实现有价金属95％以上的浸出率；此外，本发明专利技术的回收方法通过电磁感应加热，借助于电磁力加速了金属中非金属夹杂物的分离，无需接触金属而产生的电磁力，加速了杂质与金属的分离速度。速了杂质与金属的分离速度。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法


[0001]本专利技术属于废电池回收
，涉及一种废旧锂电池的回收方法，尤其涉及一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIBs)被广泛应用于储能、绿色交通以及电子设备续航等领域，近年来，随着LIBs产量的迅猛提升，废旧LIBs的处理与处置也成为了一个亟待解决的问题。在锂离子电池市场中占越来越大比重的三元材料电池和磷酸铁锂电池中的其它金属在工业生产中也具有及其广泛的用途，因此，如果废旧锂离子电池不加以回收利用，势必造成资源的极大浪费。
[0003]废旧锂离子电池中的金属钴除了具有极高的工业生产价值外，其还具有较大的毒性，其渗透性和致癌性会对环境和人体健康造成威胁。另外，废旧锂离子电池在达到使用寿命后具有易燃、易爆的危险，且其具挥发性和毒性的电解液的泄漏会严重危害人类的生存环境和身体健康，因此不能随意将其丢弃。废旧锂离子电池的常规处理方法包括垃圾填埋法、焚烧法以及再生利用法，其中的填埋法与焚烧法不仅对环境存在潜在危害，而且废旧锂离子电池中的大量有价金属不能得到合理的回收利用。
[0004]若能将废旧锂离子电池合理回收利用，不仅可以减少其随意丢弃或处理不恰当造成的危害，还能够从其中得到丰富的有价资源。因此，开发合理的废旧锂电池的回收方法具有十分重大的意义。
[0005]湿法浸出能够在一定程度上高效回收正极材料中的有价金属。例如，CN112158894A公开了一种废旧锂电池正极材料的回收方法，包括以下步骤：(1)对废旧锂电池正极材料进行酸浸，得到浸出液；(2)将铁粉加入浸出液中进行还原，得到海绵铜和除铜后液；(3)将除铜后液加热，再加入废旧电池正极粉混合，反应，调pH至酸性，过滤得到铁铝渣和滤液；(4)取滤液进行萃取，得到硫酸镍钴锰溶液和萃余液，将硫酸镍钴锰溶液进行共沉淀得到三元前驱体，将碱液加入萃余液中，过滤，得到碳酸锂。
[0006]CN114592126A公开了一种废旧钴酸锂电池正极材料的回收方法，所述回收方法包括如下步骤：(1)将废旧钴酸锂电池正极材料与硫酸亚铁混合，加水调浆；向浆体中加入盐酸或硫酸溶液，并陈化；反应结束后，加入氢氧化钠或氢氧化钾中和余酸；(2)过滤以完成液固分离，浸出液中加入氢氧化钠或氢氧化钾，调节浸出液pH值至10，实现钴、锂分离，过滤以完成液固分离，固体渣即为Co(OH)2。
[0007]但湿法浸出的过程往往依赖于高浓度的强酸、强碱、强氧化剂以及还原剂等物质，对于浸出的温度以及浸出的时间的要求较高，由此所产生的的废液对环境危害较大；浸出环境相对温和的有机酸以及有机还原剂虽然能够达到同样的回收效果，但有机酸的价格昂贵，不适用于大规模回收锂离子电池。以上现状成为了废旧锂离子电池回收领域发展的瓶颈问题，在此情形下，开发出不依赖高浓度强酸、强碱与强氧化剂，且成本较低的废旧锂离子电池回收技术，具有重大的现实意义。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法，所述回收方法能够解决现有浸出过程普遍存在的传质不充分、有价金属浸出效率低、浸出剂用量大、进出成本高以及易产生环境污染等问题，具有稳定、高效、渗流效果好、交换反应充分、浸出指标高、生产成本低以及环保无污染的特点。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法，所述回收方法包括如下步骤：
[0011]均匀混合废旧锂离子电池正极材料、还原剂以及溶剂，采用电磁感应加热进行浸出，冷却后进行固液分离，所得滤液为含有有价金属离子的浸出液。
[0012]本专利技术提供的回收方法能够对正极材料中的有价值成分进行充分浸出，处理过程中无二次污染风险；且本专利技术提供的回收方法简单易行，具有较高的回收效率，并能够实现有价金属95％以上的浸出率；此外，本专利技术的回收方法通过电磁感应加热，借助于电磁力加速了金属中非金属夹杂物的分离，无需接触金属而产生的电磁力，加速了杂质与金属的分离速度。
[0013]优选地，所述电磁感应加热所用感应线圈由外径8
‑
12mm的紫铜管绕制而成。
[0014]优选地，所述感应线圈的匝数为8
‑
12匝，例如可以是8匝、9匝、10匝、11匝或12匝。
[0015]优选地，所述感应线圈的高度为130
‑
150mm，有效直径为70
‑
80mm，匝间距为4
‑
4.8mm。
[0016]本专利技术所述感应线圈的高度为130
‑
150mm，例如可以是130mm、135mm、140mm、145mm或150mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0017]本专利技术所述感应线圈的有效直径为70
‑
80mm，例如可以是70mm、72mm、75mm、76mm、78mm或80mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]本专利技术所述感应线圈的匝间距为4
‑
4.8mm，例如可以是4mm、4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm或4.8mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述电磁感应加热的振荡频率为30
‑
100kHz，例如可以是30kHz、40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz、90kHz或100kHz，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，所述废旧锂离子电池正极材料中含有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括钴酸锂与锰酸锂的组合，镍酸锂与磷酸铁锂的组合，磷酸铁锂与镍钴锰酸锂的组合，钴酸锂、锰酸锂与镍酸锂的组合，镍酸锂、磷酸铁锂与镍钴锰酸锂的组合，或钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂与镍钴锰酸锂的组合。
[0021]优选地，所述还原剂包括碳、硫、铁、硼氢化钠、氢化铝锂、二异丁基氢化铝、葡萄糖、蔗糖、亚硫酸钠、果糖、乳糖、麦芽糖、核糖、氧化钙、亚硫酸钠、硫酸亚铁、盐酸、二氧化锰、低聚木糖或抗坏血酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]优选地，所述废旧锂离子电池正极材料与还原剂的质量比为(0.1
‑
10):1，例如可以是0.1:1、0.3:1、0.5:1、0.8:1、1:1、3:1、5:1、6:1、8:1或10:1，但不限于所列举的数值，数
值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述溶剂包括去离子水、甲醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、柠檬酸溶液、氮甲基吡咯烷酮、乙腈或甘油中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括去离子水与甘油的组合，甲醇、乙二醇与丙二醇的组合，二乙二醇、柠檬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法，其特征在于，所述回收方法包括如下步骤：均匀混合废旧锂离子电池正极材料、还原剂以及溶剂，采用电磁感应加热进行浸出，冷却后进行固液分离，所得滤液为含有有价金属离子的浸出液。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述电磁感应加热所用感应线圈由外径8
‑
12mm的紫铜管绕制而成；优选地，所述感应线圈的匝数为8
‑
12匝；优选地，所述感应线圈的高度为130
‑
150mm，有效直径为70
‑
80mm，匝间距为4
‑
4.8mm。3.根据权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述电磁感应加热的振荡频率为30
‑
100kHz。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的回收方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池正极材料中含有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的回收方法，其特征在于，所述还原剂包括碳、硫、铁、硼氢化钠、氢化铝锂、二异丁基氢化铝、葡萄糖、蔗糖、亚硫酸钠、果糖、乳糖、麦芽糖、核糖、氧化钙、亚硫酸钠、硫酸亚铁、盐酸、二氧化锰、低聚木糖或抗坏血酸中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的回收方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池正极材料与还原剂的质量比为(0.1
‑
10):1。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的回收方法，其特征在于，所述溶剂包括去离子水、盐酸、甲醇、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇平，朱向阳，陈川，郭庆，宋华伟，柳铭哲，
申请(专利权)人：荆门动力电池再生技术有限公司天津动力电池再生技术有限公司，
类型：发明
国别省市：