一种回收废旧锂离子电池正负极材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种回收废旧锂离子电池正负极材料的方法，包括以下步骤：第一步：准备正负极废料极片；第二步：将正负极片用剥离剂进行剥离；第三步：将剥离后经筛分的铜箔铝箔隔膜经干燥后，用涡电流分选得到铜箔、铝箔和隔膜；第四步将过滤得到的剥离渣进行焙烧水浸，选择性提取锂，得到较纯净的锂溶液进行碳酸锂的制备，含镍钴锰的水浸渣进行酸浸、氢氧化钠沉淀回收镍钴锰，酸浸渣为碳粉：该方法在剥离过程中，得到完整的铝箔、铜箔，焙烧水浸选择性的提锂，酸浸及沉淀回收镍钴锰，酸浸渣为负极的碳粉。的碳粉。的碳粉。

【技术实现步骤摘要】
一种回收废旧锂离子电池正负极材料的方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂离子电池回收
，特别涉及一种回收废旧锂离子电池正负极材料的方法。

技术介绍

[0002]电化学能源中的锂电池，基于其自身的综合比较优势，在目前以及未来数十年内，都将是新能源版图中极其重要的组成部分。目前锂电池已在动力、储能和消费领域得到大规模应用，但超过其使用寿命后，废旧锂电池以及其中含有的各类金属资源都必须回收并经处理后重新用于锂电池制造，以实现能源由资源型行业向制造型行业的转变。当锂电池作为新能源应用达到均衡态时，制造新锂电池所需的资源的主要供应来源将由矿山资源转向回收资源，废旧锂电池回收及资源化利用废旧锂离子电池的回收成为十分迫切的问题，各类退役、报废的废旧锂电池、废旧极片等将成为宝贵的城市矿山。
[0003]锂离子电池正负极材料中含有多种有回收价值的组分，如钴、铜、镍、锰、锂等，因此，回收处理锂离子电池具有巨大的经济价值。目前，湿法处理工艺用于废旧锂电池回收是研究较多且较为成熟的工艺，主要经历三个阶段：预处理，浸出，浸出液中有价金属的分离与回收。对于预处理中电池的破碎分选主要是将电极材料与其他物质在机械作用下通过多级破碎、筛分等分离技术联用，实现材料的分离和富集，现有技术中第一阶段预处理步骤多采用机械物理作业，无论从处理效率还是镍、钴、锰回收率上都无法达到较高水平，且能耗高，回收效率低下，且在回收过程的前期无法选择性提取锂元素，进而无法在后续的工艺步骤中进一步提高锂元素的回收率。
[0004]本专利技术创造性的将机械破碎分选后的正负极片和隔膜转移至剥离剂中，通过在剥离剂中浸渍一定时间，使得正负极粉快速高效剥离，再通过后续的筛分、焙烧、水浸等工艺步骤，实现预先选择性提取锂和高效回收镍、钴、锰元素。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对湿法处理工艺用于废旧锂电池回收技术中预处理流程长，人工手动作业量大，处理效率低下，无法预先选择性提取锂，镍、钴、锰回收率低的的技术问题，提供了一种回收废旧锂离子电池正负极材料的方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种回收废旧锂离子电池正负极材料的方法，包括以下步骤：步骤一、准备正负极废料极片：将所述废旧锂离子电池放电后，置于空气中进行拆解，得到完整正负极片，或直接购买回收的正负极片废料；步骤二、浸渍：将步骤一所准备的完整的正负极片和隔膜转移至剥离剂中，浸渍0.5
‑
1h，直至观察到正负极粉完全脱离；步骤三、筛分：将步骤二所制备的产物放入筛分机进行筛分，筛下物为正负极粉混合物，将筛下物进行真空过滤，得到滤渣，再将滤渣进行干燥；筛上物为铜箔、铝箔、隔膜；
步骤四、焙烧：将步骤三干燥后的滤渣置于煅烧炉中进行焙烧，焙烧温度为450
‑
650℃，焙烧时间为2
‑
6h；步骤五、涡电流分选：将步骤三中筛上物转移至烘干设备中烘干后，用涡电流分选机进行分选，得到铜箔、铝箔和隔膜；步骤六、水浸：将步骤四焙烧后的物料按照液固比5
‑
10:1进行水浸，水浸时间为1h
‑
1.5h，水浸温度为70℃
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85℃，反应结束后过滤，滤液经浓缩后用于制取碳酸锂产品；滤渣为含镍钴锰元素及石墨粉的混合物；步骤七、浓缩及沉淀：将步骤六中所制备的滤渣浸入50℃
‑
70℃的硫酸溶液中并搅拌，调节溶液PH值为1.0
‑
2.5，然后加入质量百分比浓度为30%的双氧水或者质量百分比浓度为20wt%的亚硫酸钠，调节溶液PH值为2.5
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3.0并持续1h后将溶液过滤，得到滤液及滤渣，所述滤渣中包含石墨，石墨的质量百分比含量大于50%；步骤八、氢氧化钠沉淀：向步骤七所制备的滤液中加入200g/L的氢氧化钠溶液，调节溶液PH值为10.5
‑
11.5，使镍、钴、锰沉淀，过滤得到含镍、钴、锰的沉淀物；所述镍、钴、锰的沉淀物采用电感耦合等离子原子发射光谱法测定，镍收率为95.0
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98.5%、钴收率为98.0
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99.0%、锰收率为97.5
‑
99.0%。
[0007]优选的，所述步骤一剥离剂中各组分按重量计分为：焦磷酸钠溶液1份、焦硫酸钠溶液2
‑
5份、硫酸钾溶液1
‑
4份。
[0008]优选的，所述步骤一剥离剂中焦磷酸钠溶液浓度为5g/L。
[0009]优选的，所述步骤一剥离剂中焦硫酸钠溶液的质量百分比浓度为5
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15g/L。
[0010]优选的，所述步骤一剥离剂中硫酸钾溶液的质量百分比浓度为5g/L。
[0011]优选的，将所述步骤六中滤液浓缩至锂含量≥10g/L。
[0012]优选的，所述步骤七中双氧水加入量与进行酸浸的水浸滤渣液固比为0.05
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1。
[0013]优选的，所述步骤七中亚硫酸钠溶液加入量为与进行酸浸的水浸滤渣液固比为0.05
‑
1。
[0014]优选的，所述步骤八中氢氧化钠溶液沉淀终点PH值为10.5
‑
11.5。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：（1）本专利技术通过浸渍的步骤，具有快速高效剥离极粉的优点，或者实现了极片中极粉剥离的效果。
[0016]（2）本专利技术通过筛分的步骤，具有高效简便的优点，实现了极粉与极片隔膜最终完全分离的效果。
[0017]（3）本专利技术通过焙烧、水浸的步骤，具有选择性提取锂的优点，为后续高效实现锂的回收提供了基础。
[0018]（4）本专利技术创造性的将机械破碎分选后的正负极片和隔膜转移至剥离剂中，通过在剥离剂中浸渍一定时间，使得正负极粉快速高效剥离，再通过后续的筛分、焙烧、水浸等工艺步骤，实现预先选择性提取锂和高效回收镍、钴、锰元素。
附图说明
[0019]图1为回收废旧锂离子电池正负极材料的方法工艺流程图。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明。
[0021]实施例1一种回收废旧锂离子电池正负极材料的方法，包括以下步骤：采用将废旧锂电池放电后，置于空气中进行拆解，得到完整正负极片，将其放入配制好的剥离液中，所述剥离液中5g/L的焦磷酸钠溶液、5g/L的焦硫酸钠溶液、5g/L的硫酸钾溶液质量比为1:3:1，浸渍0.5h，正极粉完全脱离，进行筛分，筛下物为正负极粉混合物，筛上物为铜箔铝箔隔膜；筛上物转移至烘干设备中烘干后，再经涡电流分选得到铜箔、铝箔和隔膜。筛下物进行真空过滤，滤渣干燥后放入煅烧炉进行焙烧，焙烧温度为550℃，焙烧时间3小时。焙烧后物料采用水浸选择性的提取锂，获得水浸液，水浸液固比10:1，时间1.5h，80℃，反应结束后过滤，检测水浸液镍钴锰含量均低于0.005g/L，选择性提锂效果佳，水浸液经浓缩后用于制取碳酸锂产品，水浸渣进入70℃的硫酸溶液搅拌，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回收废旧锂离子电池正负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、准备正负极废料极片：将所述废旧锂离子电池放电后，置于空气中进行拆解，得到完整正负极片，或直接购买回收的正负极片废料；步骤二、浸渍：将步骤一所准备的完整的正负极片和隔膜转移至剥离剂中，浸渍0.5
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1h，直至观察到正负极粉完全脱离；步骤三、筛分：将步骤二所制备的产物放入筛分机进行筛分，筛下物为正负极粉混合物，将筛下物进行真空过滤，得到滤渣，再将滤渣进行干燥；筛上物为铜箔、铝箔、隔膜；步骤四、焙烧：将步骤三干燥后的滤渣置于煅烧炉中进行焙烧，焙烧温度为450
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650℃，焙烧时间为2
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6h；步骤五、涡电流分选：将步骤三中筛上物转移至烘干设备中烘干后，用涡电流分选机进行分选，得到铜箔、铝箔和隔膜；步骤六、水浸：将步骤四焙烧后的物料按照液固比5
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10:1进行水浸，水浸时间为1h
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1.5h，水浸温度为70℃
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85℃，反应结束后过滤，滤液经浓缩后用于制取碳酸锂产品；滤渣为含镍钴锰元素及石墨粉的混合物；步骤七、浓缩及沉淀：将步骤六中所制备的滤渣浸入50℃
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70℃的硫酸溶液中并搅拌，调节溶液PH值为1.0
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2.5，然后加入质量百分比浓度为30%的双氧水或者质量百分比浓度为20wt%的亚硫酸钠，调节溶液PH值为2.5
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3.0并持续1h后将溶液过滤，得到滤液及滤渣，所述滤渣中包含石墨，石墨的质量百分比含量大于50%；步骤八、氢氧化钠沉淀：向步骤七所制备的滤液中加入200g/L的氢氧化钠溶液，调节溶液PH值为10.5
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11.5，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晖君，丁庆华，张静，杜剑波，李兰兰，
申请(专利权)人：兰州金川科技园有限公司，
类型：发明
国别省市：