一种废旧正极材料中的金属元素的回收方法技术

本发明专利技术属于废旧电池处理领域，具体涉及一种废旧正极材料中的金属元素的回收方法，将废旧正极材料和锌进行焙烧得焙烧料，将焙烧料和水接触进行第一段浸出处理，随后固液分离得到富集有M金属离子的水浸液和富集有N金属的一段浸出渣；其中，焙烧的温度在400℃以上；所述的M和N为废旧正极材料中的金属元素，其中，所述的M为碱金属元素，所述的N为过渡金属元素；将一段浸出渣、式1()、水混合进行第二段浸出，随后固液分离，获得富集有N金属离子的二段浸出液。本发明专利技术工艺能够实现废旧正极材料的重金属的有效浸出。材料的重金属的有效浸出。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧正极材料中的金属元素的回收方法


[0001]本专利技术属于电池材料回收
，特别涉及废旧正极材料中的金属元素的回收领域。

技术介绍

[0002]碱金属离子电池主要包括钠离子电池、锂离子电池等。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(如镍、钴、锰、锂等)，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。

技术实现思路

[0003]针对传统工艺的不足，本专利技术第一目的在于，提供一种废旧正极材料中的金属元素的回收方法，旨在高效回收废旧正极材料中的金属元素。
[0004]一种废旧正极材料中的金属元素的回收方法，将废旧正极材料和锌进行焙烧得焙烧料，将焙烧料和水接触进行第一段浸出处理，随后固液分离得到富集有M金属离子的水浸液和富集有N金属的一段浸出渣；其中，焙烧的温度在400℃以上；所述的M和N为废旧正极材料中的金属元素，其中，所述的M为碱金属元素，所述的N为过渡金属元素；
[0005]将一段浸出渣、式1、水混合进行第二段浸出，随后固液分离，获得富集有N金属离子(过渡金属元素)的二段浸出液；
[0006][0007]本专利技术创新地发现，预先将废旧正极材料和锌进行焙烧转型处理，再进行第一段浸出以及式1助剂辅助下的第二段浸出，如此能够意外地实现协同，能够实现废旧正极材料中的M
‑
N的高选择性、高效回收。
[0008]本专利技术中，所述的废旧正极材料可以是任意碱金属电池剥离得到的正极材料，例如，所述的废旧正极材料为从废旧的M金属离子电池的正极片中剥离的正极材料。本专利技术中，所述的废旧正极材料可基于常规的手段从废旧电池中分离得到，例如，可基于常规的短路、拆分、破碎、筛分、剥离等手段分离得到废旧正极材料。本专利技术中，所述的废旧正极材料中，包含正极活性材料，还允许含有导电剂、粘结剂、电解液、集流体中的至少一种。所述的废旧正极材料中，废旧的活性材料的重量含量没有特别要求，考虑到工艺的经济价值，其含量优选在50wt％以上，进一步可以为70～95wt％。
[0009]本专利技术中，所述的废旧正极材料中的正极活性物质为N金属的氧化性M盐。例如，所述的M可以是常见的Li和/或Na，优选为Li。所述的N可以是为Ni、Co、Mn、Fe中的至少一种。
[0010]作为一个具体的实施方式，正极活性物质包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴二元材料(镍钴二元金属氧化性锂盐)、镍钴锰三元材料(镍钴锰三元金属氧化性锂盐)中的至少一种。所述的二元、三元材料中的过渡金属元素的摩尔比可以是任意的。
[0011]本专利技术中，创新地将废旧正极采用用Zn辅助焙烧转型，如此利于金属M的第一段浸出，不仅如此，还有助于调控N的物化性质，利于和后续的式1协同，利于金属N的高效、高选择性浸出。
[0012]本专利技术中，废旧正极材料和锌的重量比可根据需要调整，考虑到转型转化效果以及成本，优选为0.5～10：1，进一步优选为1～3:1。
[0013]本专利技术中，焙烧阶段在保护性气氛下进行，例如在氮气、惰性气体中的至少一种。
[0014]本专利技术中，在废旧正极材料和锌的焙烧转型工艺下，进一步配合焙烧的温度的联合，有助于进一步改善物化改性效果，利于进一步和后续的式1协同，改善金属N的浸出。
[0015]本专利技术中，焙烧阶段的温度为400～800℃，优选为450～650℃，进一步优选为500～600℃；
[0016]优选地，焙烧的时间为1～3h，进一步优选为1.5～2.5h。
[0017]本专利技术中，将焙烧料和水混合，进行第一段浸出处理，本专利技术中，第一段浸出处理的液固比、温度等均可以根据浸出需要、效率、成本等进行调整。
[0018]例如，第一段浸出阶段的液固比为10～30ml/g。所述的液固比为水和焙烧料的体积重量比。
[0019]第一段浸出阶段的温度为30～60℃，进一步优选为40～50℃。
[0020]本专利技术一个优选的实施方案，第一段浸出阶段在超声辅助下进行。超声的功率为300～600W。本专利技术中，优选的超声处理下，除了能够和所述的锌辅助焙烧协同联合改善金属M的浸出外，还利于和对渣剂型物化改性，有助于进一步和后续的式1协同，改善金属N的浸出效果。
[0021]本专利技术中，第二段浸出的起始溶液中，式1的浓度为1～8M，进一步优选为3～6M；
[0022]本专利技术中，第二段浸出阶段的液固比为20～100mL/g，考虑到成本和效率，进一步优选为30～60mL/g。第二段浸出阶段的液固比为水和第一段浸出渣的体积重量比。
[0023]本专利技术中，第二段浸出阶段的温度为40～95℃，考虑到处理效率和成本，可进一步为45～60℃。
[0024]本专利技术中，第二段浸出的时间为0.5～5h，优选为1～3h。
[0025]有益效果
[0026]本专利技术创新地预先将废旧正极材料和锌进行焙烧物化处理，并进一步配合第一段浸出以及式1辅助下的第二段浸出处理，能够实现协同，能够实现金属M和N的选择性分离和高效回收。本专利技术工艺中的金属元素的浸出率可接近100％。
具体实施方式
[0027]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。
[0028]废旧钠离子电池和废旧锂离子电池具有类似的正极结构和材料特点，均可采用本方法预先提锂或钠，随后再在式1下辅助提过渡金属的效果。
[0029]本专利技术以废旧锂离子电池的废旧正极材料为例，其中的元素的回收步骤例如为：
[0030]第一步：预处理：
[0031]废旧锂离子电池经放电、拆解、筛选、NMP溶解等预处理后得到废旧正极粉(废旧正极材料，其包括活性材料、导电剂、粘结剂等，所述的活性材料例如可以为行业内使用比较广泛的NCM523、NCM622、NCM811等，废旧正极材料中的活性材料的含量可以在50wt％以上，进一步可以为70～95wt.％)；
[0032]第二步：焙烧：
[0033]将废旧正极粉、锌粉用研钵研磨均匀，再置于回转式管式炉中进行焙烧；
[0034]第三步：水浸提锂：
[0035]将焙砂和水混合进行第一段浸出，第一段浸出的温度例如为30～60℃，第一段浸出可以在超声辅助下进行，随后固液分离，得到提锂液和提锂渣；
[0036]第四步：浸出：
[0037]提锂渣和式1水溶液混合，在式1辅助下进行第二段浸出，随后固液分离，得到正极材料中的其他过渡金属元素的浸出液；
[0038]其中，式1水溶液的溶质浓度为1M～8M，液固比为20:1～100:1(mL/g)，温度例如为40～95℃，时间例如为0.5～5h。所述的液固比例如为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧正极材料中的金属元素的回收方法，其特征在于，将废旧正极材料和锌进行焙烧得焙烧料，将焙烧料和水接触进行第一段浸出处理，随后固液分离得到富集有M金属离子的水浸液和富集有N金属的一段浸出渣；其中，焙烧的温度在400℃以上；所述的M和N为废旧正极材料中的金属元素，其中，所述的M为碱金属元素，所述的N为过渡金属元素；将一段浸出渣、式1、水混合进行第二段浸出，随后固液分离，获得富集有N金属离子的二段浸出液；2.如权利要求1所述的废旧正极材料中的金属元素的回收方法，其特征在于，所述的废旧正极材料为从废旧的M金属离子电池的正极片中剥离的正极材料；优选地，所述的废旧正极材料中，包含正极活性材料，还允许含有导电剂、粘结剂、电解液、集流体中的至少一种；优选地，所述的废旧正极材料中的正极活性物质为N金属的氧化性M盐，优选地，所述的M为Li和/或Na；优选地，N为Ni、Co、Mn、Fe中的至少一种。3.如权利要求2所述的废旧正极材料中的金属元素的回收方法，其特征在于，正极活性物质包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴二元材料、镍钴锰三元材料中的至少一种。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：盘林莹，朱勇，
申请(专利权)人：江西三吨锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：