CN101988156A - 一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法 - Google Patents

一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，所述的方法是，将废旧锂离子电池粉碎成固体粉末，粉碎后加入稀盐酸和稀硝酸的混合液，将其中的LiCoO2、Cu和Al溶解，然后进行过滤；向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值，过滤获得Al(OH)3，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值，过滤获得Cu(OH)2，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值，过滤获得Co(OH)2。这种方法，通过控制溶液的PH值范围，分步沉淀获得纯净的Co(OH)2、Cu(OH)2和Al(OH)3。这种方法工艺简单，设备投入少，回收成本低，回收效率高，回收过程不会造成二次污染。

Description

一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法
技术领域
本发明涉及一种从废旧锂离子电池中回收金属钴、铜和铝等金属成分的方法。
背景技术
锂离子电池电芯的组成是，正极为钴酸锂，负极为石墨，电解液为溶解有LiPF6的有机溶剂，隔膜为聚丙烯或者聚乙烯的薄膜，外壳为铝壳，正负极集流体分别为金属铝和铜。为了保证正常使用，需要在电芯上设置保护板和外壳，构成锂离子电池。手机、数码相机、数码摄像机、MP3、MP4、PDA等电子产品中大量采用锂离子电池，而电子产品的更新换代速度非常快，而使得与之配套的锂离子电池随着电子产品的更新换代而被废弃。1998年世界锂离子电池的消费量是2.5亿只，2000年达到5亿只，2004年达到7亿只，2008年达到28亿只。预计未来每年的废旧锂离子电池将达到10万吨以上并会呈现逐年增加的趋势，其中的钴酸锂含量就超过2.7万吨。而且钴酸锂中的钴属于贵金属，地壳中的储量仅为0.35％，并且其中的大部分又是分布在难以开发的海洋地壳中。因此，对废旧锂离子电池中的金属成分进行回收非常必要。另外，钴属于重金属，如不回收利用，大量的废旧锂离子电池还会对环境造成严重污染。另外，锂离子电池中含有的铜和铝，也具有极高的经济价值。
目前，废旧锂离子电池的回收方法主要是湿法工艺，其特点是将粉碎后的电池进行拆分，而拆分主要依靠手工进行，效率十分低下，难以实现规模化处理废旧锂离子电池的要求。同时湿法工艺中，将正负极活性物质与集流体分离开来时，需要采用有机溶剂N～甲基吡喏烷酮(NMP)。NMP不仅价格昂贵，而且具有一定的毒性，特别是当NMP溶解正负极中的粘接剂聚偏氟乙烯(PVDF)后，粘度增加而使后工序的过滤变得非常困难，而溶有PVDF的NMP也难以回收再利用，造成污染，回收成本高且效率低下，目前仅仅停留在实验室阶段而难以大规模推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，以简化工艺，减轻污染。
本发明是这样实现的，一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，所述的方法是，将废旧锂离子电池粉碎成粉末，粉碎后加入稀盐酸和稀硝酸的混合液，将其中的LiCoO2、Cu和Al溶解，然后进行过滤，除去塑料、负极石墨、导电碳粉，过滤获得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为0～3.75，过滤获得Al(OH)3，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为3.76～6.20，过滤获得Cu(OH)2，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为6.21～9.01，过滤获得Co(OH)2。
这种方法，根据Co(OH)2、Cu(OH)2和Al(OH)3之间溶度积(Ksp)的差异，通过控制溶液的PH值范围，分步沉淀获得纯净的Co(OH)2、Cu(OH)2和Al(OH)3。经过上述方法获得的氢氧化物经过烘干后，可以作为化工原料直接使用，也可以进一步处理，获取更多的材料形式，比如Co(OH)2可以被还原为金属Co，也可以与醋酸反应生成醋酸钴，醋酸钴可以用于合成LiCoO2，实现钴资源的回收利用。这种方法工艺简单，设备投入少，回收成本低，回收效率高，回收过程不会造成二次污染。
具体实施方式
下面进一步说明本发明。
所述的碱性物质为NaOH溶液、KOH溶液、碳酸氢钠溶液、氨水中的一种或几种。
所述的过滤采用真空抽滤方式或其它适宜的过滤方式。
显然，稀盐酸和稀硝酸的混合液中，稀盐酸主要用于溶解LiCoO2和Al，稀硝酸主要用于溶解Cu。只要能够上述溶解即可，因此，稀盐酸、稀硫酸的浓度以及两者的混合比例不作要求。
实施例1
一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，所述的方法是，将废旧锂离子电池粉碎成粉末，粉碎后加入稀盐酸和稀硝酸的混合液，将其中的LiCoO2、Cu和Al溶解，然后进行过滤，除去塑料、负极石墨、导电碳粉，过滤获得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为0，过滤获得Al(OH)3，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为6.20，过滤获得Cu(OH)2，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为9.01，过滤获得Co(OH)2。
实施例2
一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，所述的方法是，将废旧锂离子电池粉碎成粉末，粉碎后加入稀盐酸和稀硝酸的混合液，将其中的LiCoO2、Cu和Al溶解，然后进行过滤，除去塑料、负极石墨、导电碳粉，过滤获得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为3.75，过滤获得Al(OH)3，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为3.76，过滤获得Cu(OH)2，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为6.21，过滤获得Co(OH)2。
实际操作中，在“获得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液”后，可采用下述分步沉淀方法：向过滤所得溶液中连续加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为0～3.75，当pH值达到6.20时停止加入碱性物质，立即过滤获得Al(OH)3，然后再向过滤所得溶液中连续加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为3.76～6.20，当pH值达到6.20时停止加入碱性物质，立即过滤获得Cu(OH)2，然后再向过滤所得溶液中连续加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为6.21～9.01，当pH值达到9.01时停止加入碱性物质，立即过滤获得Co(OH)2。这样可以提高分步沉淀的效率。

Claims (2)

1.一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，其特征在于，所述的方法是，将废旧锂离子电池粉碎成粉末，粉碎后加入稀盐酸和稀硝酸的混合液，将其中的LiCoO2、Cu和Al溶解，然后进行过滤，除去塑料、负极石墨、导电碳粉，过滤获得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为0～3.75，过滤获得Al(OH)3，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为3.76～6.20，过滤获得Cu(OH)2，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为6.21～9.01，过滤获得Co(OH)2。
2.如权利要求1所述的从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，其特征在于，所述的碱性物质为NaOH溶液、KOH溶液、碳酸氢钠溶液、氨水中的一种或几种。
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