【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池回收，具体涉及一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法。
技术介绍
1、三元锂电池材料具有放电容量大、循环性能好、热稳定性好和结构稳定等优点，是目前最具有发展前景的新型锂离子电池正极材料之一，废旧三元锂电池材料的回收不仅对于环境保护具有重大意义，而且废旧三元锂电池中的重金属元素具有较高的回收价值，目前回收的主要方法包括干法、湿法和生物法；
2、干法回收是通过物理方法对废旧锂离子电池进行破碎筛选分离，在高温条件下高温煅烧正负极混合粉末，但缺点是经过煅烧后重新生成的混合材料充放电性能明显降低，湿法回收主要采用酸浸法，酸浸之后，溶液中的钴、锂都以离子形态存在，但是较高浓度的无机酸酸浸，容易腐蚀相应的操作设备和得到污染环境的酸性液体，生物法是指利用微生物从固体物中分离出有价金属元素，但是微生物浸出法存在菌种不易培养、浸出液分离困难等弊端；
3、如何对废旧三元锂电池中的重金属元素进行高浓度回收，是亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，是通过连续的预先处理，使预处理后的正负极材料得到充分粉碎和去除电池中多余材料，后进行一次酸浸、中温烧结、二次酸浸、蒸发结晶等连续工艺，构建不同种类的酸浸液，从而得到纯度较高的重金属回收液，且重金属回收液可作为其他原材料待用。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，包括以下步骤：
4、后将废旧的三元锂电池放在惰性气体氛围里进行机械搅碎，不仅可以有效避免电解质水解生成毒副产物，而且可以防止与o2发生反应，从而避免内部短路所引发的风险。通过将废旧的三元锂电池的正负极材料混合，无需分离正负极原材料，从而简化工艺。
5、a2、预处理后的活性材料放入反应釜中，和稀硫酸混合搅拌、反应，得到酸混合的活性材料；
6、由于正负极材料未分离，负极材料是以石墨为主的碳材料，经释放出二氧化碳气体，将二氧化碳气体通过反应釜的排气管道排出，避免产生气体污染。
7、a3、将一次酸浸后的活性材料造粒、静置陈化、中温烧结，后取出，在氮气氛围下冷却至室温。通过中温烧结能够去除正极材料中的pvdf和石墨以及进一步清除负极石墨材料，从而提高一次酸浸后的活性材料的纯度。
8、a4、再将酸混合后的活性材料和酸浸体系混合浸渍、过滤，得到酸浸液；
9、a5、在酸浸液中加入石灰乳、过滤，得到滤液，蒸发结晶，得到电池级硫酸锂；
10、所述酸浸体系为：按照重量份计，包括维生素c 2-10份、苹果酸2-10份、二硫化物1-3份和乙醇20份混合、制备得到。
11、酸浸体系由有机酸和具有还原性二硫键的二硫化物组成。有机酸选取小分子量的苹果酸、具有还原性的有机酸维生素c和具有动态共价键的脂肪族二硫化物混合得到。有机酸维生素c本身作为酸性多羟基化合物，其相邻的烯醇式羟基极易解离而释放出h+，从而具有酸的形式。其二烯醇式结构很容易被氧化成二酮结构，从而将高温煅烧后的co3+还原为co2+，使得有机酸更容易络合，从而提高各金属元素的酸浸率。
12、进一步地，所述放电步骤具体为：将拆解后的三元锂电池浸置在20g/l的nacl溶液中放电6-10h。
13、废旧的三元锂电池虽然已经报废，但是仍然会残余一部分电量，如果不释放其残电量而直接对其进行拆解，存在爆炸的危险，所以要预先对三元锂电池进行放电处理。利用氯化钠导电溶液对其进行短路放电，可以使得放电过程中产生的大量热量能够同时被盐溶液吸收，避免产生高温引起危险。
14、进一步地，所述a2中稀硫酸的浓度为10-20％wt、预处理后的活性材料和稀硫酸的质量比为比0.1:1。
15、进一步地，所述a3中，中温烧结温度为500-600℃，烧结时间为100-200min。在中温烧结过程中，可以进一步去除正极材料和负极材料中的杂质，包括石墨等碳材质。在此过程中，也会将有价金属元素全部氧化为最高价。
16、进一步地，所述a4中，酸浸体系的浓度为2-5mol/l、一次酸浸后的活性材料和酸浸体系按照固液比5g/l混合。
17、进一步地，所述浸出温度为70-80℃、浸出时间为70-90min。
18、本专利技术具备下述有益效果：
19、1、本专利技术首先对废旧的三元锂电池进行盐溶液放电、高温热处理等预处理，后采取两次酸浸工艺，提高对三元锂电池中重金属元素的提取效率。常规采用浓硫酸对三元锂电池预先处理，会由于无机酸的浓度过高，对设备造成腐蚀，同时释放出so3等有毒气体污染物，且浸出后的废液难以处理，也会对人体和环境构成潜在危害。本专利技术采用浓度为10-20％wt的稀硫酸进行酸浸，预先提供酸化环境，弥补后期混合无机酸酸性较低的弊端，且能够对负极材料进行氧化，在后期的烧结工艺，仅仅采用中温烧结，就能够去除杂质材料。
20、2、本专利技术的二次酸浸工艺中，采取了配比一定的酸浸体系。其中，包括小分子有机酸苹果酸、具有还原基团的维生素c和具有动态修复键的脂肪族二硫键化合物。二硫键作为动态共价键，利用有机酸中的氢键，通过可逆地形成硫醇和硫基，从而形成二硫化物。本专利技术中的酸浸体系掺入少量的脂肪族二硫键化合物，从而能够及时将co3+还原为co2+，再利用有机酸捕捉络合co2+，从而提高各重金属元素的浸出率，经后期蒸发结晶工艺，从而制备得到电池级硫酸锂。
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1.一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，其特征在于，所述放电步骤具体为：将拆解后的三元锂电池浸置在20g/L的NaCl溶液中放电6-10h。
3.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，其特征在于，所述A2中稀硫酸的浓度为10-20％wt、预处理后的活性材料和稀硫酸的质量比为比0.1:1。
4.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，其特征在于，所述A3中，中温烧结温度为500-600℃，烧结时间为100-200min。
5.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，其特征在于，所述A4中，一次酸浸后的活性材料和酸浸体系按照固液比1-5g/L混合。
6.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，其特征在于，所述浸出温度为70-80℃、浸出时间为70-90min。
7.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，
...【技术特征摘要】
1.一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，其特征在于，所述放电步骤具体为：将拆解后的三元锂电池浸置在20g/l的nacl溶液中放电6-10h。
3.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，其特征在于，所述a2中稀硫酸的浓度为10-20％wt、预处理后的活性材料和稀硫酸的质量比为比0.1:1。
4.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池中重金属元素的回收方法，其特征在于，所述a3中，中温烧...
【专利技术属性】
技术研发人员：周笛，陈华勇，卢山龙，
申请(专利权)人：安徽华铂再生资源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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