废旧动力电池三元系正极材料处理方法技术

本发明专利技术适用于金属回收技术领域，提供了一种废旧动力电池三元系正极材料处理方法，包括如下步骤：碱浸、酸浸出镍锂和锰钴、分离镍锂和锰钴、回收镍、回收锂、回收钴、回收锰。本发明专利技术废旧动力电池三元系正极材料处理方法，金属回收率高，成本低廉，不产生污染环境的物质，对环境友好，生产效益高，非常适于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属回收
，尤其涉及一种。
技术介绍
三元系动力电池结合了 LiCoO2良好的循环性能、LiNiO2的高比容量和LiMn2O4的高安全性及低成本等特点，被认为是最有应用前景的新型正极材料，也被认为是用于纯动力电源(纯电动汽车)和混合型动力电源(混合动力汽车)的理想选择。而废旧的三元系动力电池的回收利用也越来越受到关注。现有回收三元系动力电池中正极材料的方法，操作复杂，成本高，金属回收率不高，而且污染环境。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种，解决现有技术中处理方法操作复杂、成本高，金属回收率低，污染环境的技术问题。本专利技术是这样实现的，将三元系正极材料加入至碱液中，反应后过滤，收集第一滤液和第一滤渣；将第一滤渣加入至水中，将pH值调整为O. 5 2，加入还原剂，在温度为50 95°C条件下反应后过滤，收集第二滤液和第二滤渣；将第二滤液pH值调节为5 6，加入碳酸铵或碳酸氢铵，调节pH值为8 10，在温度为20 60°C条件下反应后过滤，收集第三滤液和第三滤渣；向第三滤液中加入草酸，调节pH值为I. 8 2. 5，在温度为35 60°C条件下反应后过滤，收集第四滤渣回收镍，收集第四滤液；向第四滤液中加入可溶性磷酸盐，在温度为60 95°C条件下反应后过滤，收集第五滤渣回收锂；将第三滤渣加入至水中，调节pH值为O. 5 1，反应I 3小时，将pH值调节至I. 8 2. 8，加入可溶性硫化物，在温度为45 65°C条件下反应后过滤，收集第六滤渣回收钴，收集第六滤液；将第六滤液pH值调节至4 5,加入可溶性碳酸氢盐,将pH值调节至6 8,在温度为35 60°C条件下反应后过滤，回收第七滤渣回收锰。本专利技术实施例，金属回收率高，成本低廉，不产生污染环境的物质，对环境友好，生产效益高，非常适于工业化生产。附图说明图I是本专利技术实施例废旧动力电池二兀系正极材料处理方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图I,图I显示本专利技术实施例，包括如下步骤步骤SOl，碱浸将三元系正极材料加入至碱液中，反应后过滤，收集第一滤液和第一滤渣；步骤S02，浸出镍锂和锰钴将第一滤渣加入至水中，将pH值调整为O. 5 2，加入还原剂，在温度为50 95°C条件下反应后过滤，收集第二滤液和第二滤渣；·步骤S03，分离镍锂和锰钴将第二滤液pH值调节为5 6，加入碳酸铵或碳酸氢铵，调节pH值为8 10，在温度为20 60°C条件下反应后过滤，收集第三滤液和第三滤渣；步骤S04，回收镍向第三滤液中加入草酸，调节pH值为I. 8 2. 5，在温度为35 60°C条件下反应后过滤，收集第四滤渣回收镍，收集第四滤液；步骤S05，回收锂向第四滤液中加入可溶性磷酸盐，在温度为60 95°C条件下反应后过滤，收集第五滤渣回收锂；步骤S06，回收钴将第三滤渣加入至水中，调节pH值为O. 5 1，反应I 3小时，将pH值调节至I.8 2. 8，加入可溶性硫化物，在温度为45 65°C条件下反应后过滤，收集第六滤渣回收钴，收集第六滤液；步骤S07，回收锰将第六滤液pH值调节至4 5，加入可溶性碳酸氢盐，将pH值调节至6 8在温度为35 60°C条件下反应后过滤，回收第七滤渣回收锰。具体地，本专利技术实施例中所述的废旧动力电池三元系正极材料包括LiCoO2/LiNi02/LiMn204，摩尔比为 2 : 2 : I。具体地，由于废旧动力电池三元系正极材料在电池中附着在铝上，将废旧动力电池三元系正极材料放入至碱溶液中，铝和碱在水相中反应，使得铝和正极材料分离。本步骤SOl中，三元系正极材料和碱液的固液比为I : I 6，反应温度为60 95°C，反应pH值为12 14,反应时间为I 5小时；该碱液没有限制,例如氢氧化钠溶液,氢氧化钾溶液等，该碱液的浓度为2 10mol/l。上述反应完成后,将反应后的溶液过滤,收集第一滤液和第一滤渣。本步骤SOl反应式表示为AI+OH +H2O-AlO2 +1. 5H2 个进一步，步骤SOl碱浸完成后，还包括回收铝的步骤，具体为向第一滤液中加入酸，调节pH值为6 7，在温度为60 95°C条件下反应I 5小时，反应后过滤，收集滤渣，该滤渣即为氢氧化铝，将该滤渣洗涤后焙烧，得到氧化铝，同时收集本步骤中的滤液，经浓缩后得到盐；本步骤中所用的酸没有限制，只要能实现该PH值的调整即可，例如，硫酸、硝酸、盐酸等。具体地,步骤S02中，第一滤洛和水的固液比为I : 5 10 ;该还原剂为在水相中具有还原性的物质，具体没有限制，例如过氧化氢，可溶性亚铁盐(如氯化亚铁、硝酸亚铁)，二氧化硫或可溶性亚硫酸盐等，该还原剂与第一滤渣的质量比为I : 2 6 ;本步骤中，PH值用酸溶液调节，该酸溶液例如，盐酸溶液，硫酸溶液，硝酸溶液等，同时，酸的存在能够对正极材料起到溶解作用；本步骤中将pH值调节为O. 5 2后，第一滤渣和还原剂反应温度为50 95°C，时间为2 7小时； 以双氧水为还原剂,反应式表示为LiCo02/LiNi02/0. 5LiMn204+8. 5H++1. 75H202 = 2. 5Li++Co2++Ni2++Mn2++6H20+l. 7502 进一步,步骤S02之后,包括铜回收步骤,具体为将步骤S02中收集的第二滤渣加入至密度为I. 2 I. 3g/cm3的盐溶液中，充分搅拌后，第二滤渣中的铜和铜箔沉在盐溶液底部，第二滤渣中的塑料和炭黑则漂浮在盐溶液上层，倒去上层液即可回收铜。进一步，在步骤S02之后，还包括确定第二滤液中镍离子、锂离子、钴离子和锰离子浓度的步骤，具体方法没有限制，如原子吸收法、ICP法等。具体地，步骤S03中，向第二滤液中加入浓度为10% -28%的氨水溶液、或者氢氧化钾、氢氧化钠，优选为氨水，该氨水与第二滤液体积比为I : 4 8 ;将pH值调节至5 6，然后加入碳酸铵或碳酸氢铵，将溶液PH值调节至8 10，温度调节为20 60°C，反应2 5小时，将反应后的溶液过滤，收集第三滤液和第三滤渣；该碳酸铵/碳酸氢铵摩尔量与第二滤液中钴离子和锰离子总摩尔量之比为I : I. 5 3 ;本步骤S03中，由于镍与氨的络合远远高于钴锰与氨的络合，当溶液中有大量的氨，镍就会形成稳定的镍氨络离子，即使在碱性环境并存在碳酸根离子，镍液不会形成沉淀；同时镍会与铵根形成可溶性镍铵复盐，也会阻止镍的沉淀；不论碳酸锂还是氢氧化锂都可溶解于水，锂不会沉淀；而钴锰则会由于络合能力差，会与碳酸根形成沉淀。碳酸铵/碳酸氢铵和第二滤液中的钴离子及锰离子反应，生成碳酸钴和碳酸锰沉淀，或者碱式碳酸钴和碱式碳酸锰，而镍离子及锂离子则不会反应，因此将镍锂与锰钴分离，本步骤反应式表示为Mn2++C0 广=MnCO3Co2++C0 广=CoCO3具体地，步骤S04中，向第三滤液中加入草酸，该草酸摩尔量与第二滤液中锂离子摩尔量之比为I. 05 1.2 I，加入草酸将第三滤液pH值调节至I. 8 2. 5，再将温度调整至35 60°C，反应I 3小时后过滤，收集第四滤渣回收镍(第四滤渣为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废旧动力电池三元系正极材料处理方法，包括如下步骤：将三元系正极材料加入至碱液中，反应后过滤，收集第一滤液和第一滤渣；将第一滤渣加入至水中，将pH值调整为0.5～2，加入还原剂，在温度为50～95℃条件下反应后过滤，收集第二滤液和第二滤渣；将第二滤液pH值调节为5～6，加入碳酸铵或碳酸氢铵，调节pH值为8～10，在温度为20～60℃条件下反应后过滤，收集第三滤液和第三滤渣；向第三滤液中加入草酸，调节pH值为1.8～2.5，在温度为35～60℃条件下反应后过滤，收集第四滤渣回收镍，收集第四滤液；向第四滤液中加入可溶性磷酸盐，在温度为60～95℃条件下反应后过滤，收集第五滤渣回收锂；将第三滤渣加入至水中，调节pH值为0.5～1，反应1～3小时，将pH值调节至1.8～2.5，加入可溶性硫化物，在温度为45～65℃条件下反应后过滤，收集第六滤渣回收钴，收集第六滤液；将第六滤液pH值调节至4～5，加入可溶性碳酸氢盐，将pH值调节至6～8在温度为35～60℃条件下反应后过滤，回收第七滤渣回收锰。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王勤，苏陶贵，陈艳红，何显达，郭苗苗，伍金平，
申请(专利权)人：深圳市格林美高新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：