一种从废旧三元锂离子电池中提取钴的方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池的回收利用方法，尤其涉及一种从废旧三元锂离子电池中提取钴的方法，包括以下步骤：将电池黑粉料配制成浆料，依次经过酸浸

【技术实现步骤摘要】
一种从废旧三元锂离子电池中提取钴的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池的回收利用方法，尤其涉及一种从废旧三元锂离子电池中提取钴的方法
。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种重要的可充电电池类型，广泛应用于移动通信
、
电动汽车
、
储能设备等领域
。
它以其高能量密度
、
高电压平台
、
较长的循环寿命和较低的自放电率等优点，成为现代生活中不可或缺的能量存储解决方案
。
[0003]随着全球对清洁能源和可持续发展的需求不断增加，锂离子电池的需求量也在快速增长
。
根据国际能源署
(IEA)
的数据，预计到
2030
年，全球电动汽车的数量将增加到
2.4
亿辆以上
。
然而，锂离子电池的生产过程和废弃后的处理给环境造成了一定的压力，因此，开发具有高效回收再利用能力的技术成为了当前研究的热点之一
。
[0004]在过去几年里，对于锂离子电池的回收再利用已经取得了一定的进展
。
回收锂离子电池中的有价值材料，如钴
、
镍等元素，不仅有助于资源的再利用，还可以减少对环境的污染
。
[0005]钴是锂离子电池中的重要元素之一，广泛用于正极材料的制造
。
随着电池需求的增长，稀有金属钴的供应逐渐紧缺
。
根据国际能源署的数据，到
2030
年，电池行业对钴的需求将增长近
10
倍
。
因此，回收钴元素具有重要的经济和环境意义
。
[0006]目前，针对锂离子电池的回收利用，已经有一些有效的方法被提出和应用
。
其中，物理方法
、
化学方法和生物方法是常用的回收技术
。
[0007]物理方法主要包括碎解
、
磁选
、
浮选等，通过机械力
、
物理性质差异或浮力差异实现材料的分离和回收
。
[0008]化学方法则利用溶液中的化学反应或化学物质的选择性溶解，将有价值的元素从废弃电池中提取出来
。
例如，酸浸法和溶剂萃取法等化学方法可以有效提取出锂
、
钴
、
镍等元素
。
[0009]生物方法则利用微生物或生物体对废弃电池中的有机物或无机物进行降解和转化
。
这些方法具有环境友好性和资源可再生性的优势
。
例如，有研究表明，某些细菌和真菌可以通过生物还原
、
生物浸出等方式从废弃电池中提取出有价值的金属元素
。
[0010]尽管现有的回收利用方法取得了一定的成果，但仍然存在一些问题和缺陷
。
首先，某些方法对于回收特定元素的效率较低，无法实现全面回收
。
例如，钴和镍等重要元素在回收过程中可能与其他杂质相混合，导致回收效率下降
。
其次，某些方法在处理过程中会产生有害废物或对环境造成二次污染，如化学方法中的废液和废物处理问题
。
此外，某些方法的成本较高，不够经济可行，限制了其在工业应用中的普及
。
[0011]为了高效回收利用锂离子电池中的有价值元素，如钴和镍，需要进一步研究和开发新的回收技术，解决现有方法存在的问题，提高回收效率和经济性
。
[0012]公开号为
CN109775766A
的专利公开了一种三元电池材料中镍钴元素的快速回收
方法，包括物理预处理步骤
、
焙烧氧化步骤
、
酸浸步骤和过滤萃取提纯步骤，焙烧氧化步骤可通过通气口可连接抽风设备，酸浸步骤中提前加入氯化钠溶液，可以实现大幅简化了从三元电池中回收镍钴元素的回收方法，与现有技术相比，本方案可以实现多个步骤在一体设备中同时完成，工序可减少
30
‑
40
％，时间可缩短
50
‑
60
％，且操作简单，无需大量的专业技术人员进行操作，可大幅降低镍钴元素回收企业的运作门槛，在保证镍钴元素的回收率的情况下，可大幅提升回收的效率，利于三元电池回收产业的发展，利于环保和持续发展
。
[0013]公开号为
CN115771973A
的专利公开了一种从强酸性废水中回收镍钴的方法，所述回收镍钴的方法，具体包括以下步骤：
(1)
预处理；
(2)D402
树脂吸附；
(3)
洗涤
、
萃取钴：
(4)
转皂处理；
(5)
洗涤
、
萃取钴；
(6)
后处理
。
本专利技术设置了合适的综合废水流速及对树脂做了预处理，而工艺上通过萃取技术防止高镍高铵形成复盐结晶出现，进行特有的多级转皂反应设计，最后使余液1和皂化液与各车间废水经综合处理，再用预处理后的
D402
树脂吸附除重，纯化负载中的钴和余液镍镁液再经分馏萃取等设计，得到电池级产品，整个工艺流程多为闭路循环，试剂利用率高，所得的镍
、
钴含量也高
。

技术实现思路

[0014]本专利技术是为了克服现有技术中的从废旧三元锂离子电池中提取钴镍等元素的方法存在回收利用率较低，且回收后的产物杂质含量较高的缺陷，提供了一种从废旧三元锂离子电池中提取钴的方法
。
[0015]为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：第一方面，本专利技术首先提供了一种从废旧三元锂离子电池中提取钴的方法，包括以下步骤：
(S.1)
将废旧三元锂离子电池依次经过放电
、
拆解
、
破碎
、
分选以及热解后得到电池黑粉料；
(S.2)
将电池黑粉料配制成料浆，随后依次经过酸浸
、
除铜以及除铁工序，得到萃杂前液；
(S.3)
将萃杂前液与包含有皂化后的第一萃取剂以及醚类溶剂的第一萃取剂溶液混合，进行第一萃取步骤，除去萃杂前液中的钙
、
铜
、
锌
、
铝
、
铁
、
锰金属离子，得到包含有镍
、
钴
、
镁金属离子的一次萃取余液；
(S.4)
将一次萃取余液与包含有皂化后的第二萃取剂的第二萃取剂溶液混合，进行第二萃取步骤，将钴金属离子萃取到第二萃取剂溶液中，第二萃取剂溶液经过反萃后得到粗钴溶液；
(S.5)
将第一萃取剂溶液与精制钴盐溶液混合，从而得到第一萃取剂的钴皂，将第一萃取剂的钴皂与粗钴溶液混合，进行第三萃取步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种从废旧三元锂离子电池中提取钴的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S.1)
将废旧三元锂离子电池依次经过放电
、
拆解
、
破碎
、
分选以及热解后得到电池黑粉料；
(S.2)
将电池黑粉料配制成浆料，随后依次经过酸浸
、
除铜以及除铁工序，得到萃杂前液；
(S.3)
将萃杂前液与包含有皂化后的第一萃取剂以及醚类溶剂的第一萃取剂溶液混合，进行第一萃取步骤，除去萃杂前液中的钙
、
铜
、
锌
、
铝
、
铁
、
锰金属离子，得到包含有镍
、
钴
、
镁金属离子的第一萃取余液；
(S.4)
将第一萃取余液与包含有皂化后的第二萃取剂的第二萃取剂溶液混合，进行第二萃取步骤，将钴金属离子萃取到第二萃取剂溶液中，第二萃取剂溶液经过反萃后得到粗钴溶液；
(S.5)
将第一萃取剂溶液与钴转皂前液混合，得到第一萃取剂的钴皂，将第一萃取剂的钴皂与粗钴溶液混合，进行第三萃取步骤，除去残留的钙
、
锰等杂质离子，得到精制钴溶液；
(S.6)
将精制钴溶液蒸发得到钴盐晶体产品
。2.
根据权利要求1所述的一种从废旧三元锂离子电池中提取钴的方法，其特征在于，所述第一萃取剂以及第二萃取剂均为烷基次膦酸类萃取剂
。3.
根据权利要求1或2所述的一种从废旧三元锂离子电池中提取钴的方法，其特征在于，所述第二萃取剂的结构示意如下式
(1)
所示：其中，式
(1)
中
R1、R2
中分别独立选自
H、C5
‑
C15
的支化或非支化烷基主链中的任意一种；且
R1、R2
中的至少一个其主链结构中包含酮基或者氮杂环
。4.
根据权利要求1所述的一种从废旧三元锂离子电池中提取钴的方法，其特征在于，所述步骤
(S.2)
中所述酸浸步骤如下：将料浆泵入浸出车间连续酸浸出槽，同时加入
98
％工业硫酸以及硫代硫酸钠溶液，
pH
稳定在
1.0
‑
2.0
，使得电池黑粉料中的镍
、
钴
、
锰
、
镁
、
铜

【专利技术属性】
技术研发人员：甄爱钢，崔星星，付贤家，郝茂德，李娜，王亚东，刘庆勇，刘铁，凌怊，周星盛，赵美平，吴心平，祝俊健，朱美玲，马佳，
申请(专利权)人：浙江天能新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：