CN102199705A - 一种从废旧电池中回收锂金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废旧电池中的锂金属的回收再利用方法，包括放电、预处理、碱浸、焙烧、水洗、回收一系列的步骤，先将废旧电池经过放电并进行加热预处理，然后与氢氧化钠在75℃的环境中搅拌1.5小时，经过与硫酸盐的焙烧，通过水洗获得含有锂离子和滤液以及滤渣，将含有锂离子的滤液经沉淀除杂和浓缩结晶后回收锂，水洗后的滤渣继续循环使用。与硫酸盐焙烧后，电池中的锂转化成可溶于水的硫酸盐，而其他的一些杂质，如钴和铜等的化合物基本都难溶于水，从而实现了锂的提取。在水洗的过程中，锂离子的洗出率较高，甚至可以达到90％以上。

Description

一种从废旧电池中回收锂金属的方法
技术领域
本发明涉及一种从废旧电池中回收锂金属的方法。
背景技术
锂离子电池的应用目前已经非常广泛。1987年加拿大一家公司研制成功了第一种商品化锂二次电池，1990年日本一家公司开发出了锂离子电池，锂离子电池具有比能量高、功率密度高、循环寿命长、自放电小、性价比高等特点，是目前便携式点子产品的可再充式电源的主要选择。不仅仅应用在移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等小型移动电子产品领域，而且目前在电动汽车甚至是航天、军事等领域都得到了及其广泛的应用。锂离子电池的产量、销量目前都逐年上升，2000年全世界的产量达到了5亿只。
另外，特别是随着这几年来新能源汽车逐渐得到重视、推广并已成为替代传统汽车的必然趋势，作为新能源汽车“心脏”的动力锂电池的产量也已进入迅速增长期。预计到2012年，新能源汽车的年产量将达到100万辆，将带动5.2万吨锂电池正极材料的需求。
尽管锂离子电池被视为绿色电源，但是其使用了有毒和易燃的有机电解质，如各种锂的化合物等，若仅仅是采用简单的掩埋的方法处理，必将对环境造成危害。同时，废旧锂离子电池中含有大量有价值的金属，对其中含有的金属进行回收处理就可以实现资源的循环再利用。
我国是锂离子电池最大的生产、消费和出口国，其产量在2004年和2005年分别超过6亿只和7.5亿只。锂离子电池的平均寿命在500-1000次左右，使用时间为三年左右，因此大量生产和消费的锂离子电池，必然要考虑废旧锂离子电池如何处理的问题以及废旧后的锂离子回收问题。
国内外对离子电池的处理提出了许多处理方法，常用物理或者化学方法进行预处理，然后用火法冶金或湿法冶金的方法回收。分离或者富集的方法较多，如将废旧锂离子电池经放电处理后，再经过焙烧、破碎、磁选。分级等工序，得到相关的富集物，作为进一步处理的原料，采用特定的化学试剂分布浸出不同的成分，获得相关的金属。但是在这些方法中，工艺复杂，流程长，操作繁琐。而直接采用火法冶金高温熔炼废旧锂离子电池时，设备要求高，金属的回收率低，产品成分复杂，质量不高，需进一步处理，特别是一些方法，需要将锂离子电池中的不同成分材料预先分离，其所使用的处理设备多，成本高。
发明内容
本申请所要解决的技术问题：
本发明基于上述背景技术中存在的问题，提出一种从废旧锂电池中回收锂金属的方法，该方法简单、实用，并且可以获得较高纯度的锂金属。
本申请为解决上述技术问题提出的技术方案：
本发明提供了一种废旧材料中锂金属回收再利用的方法，具体包括以下步骤：
(1)放电：将废旧锂电池放入6.3-7.5％的氯化钠溶液中，浸泡2.5小时；
(2)预处理：取出步骤(1)中浸泡后的废旧锂电池，烘干，加热至310-420摄氏度，保温2.5-3.5小时，继续加热至650-750℃，保温5-7小时，取出冷却；
(3)碱浸：将上述经冷却后的含有钴酸锂的锂电池正极材料按固液比为1∶3.5加入氢氧化钠，调节pH值为13.5，在75℃搅拌1.5小时；
(4)焙烧：将碱浸后得到的溶液过滤，得到的含钴酸锂的固体物质按重量比为1∶1.3加入硫酸盐，在650℃下焙烧4.5小时，冷却；
(5)水洗：按固液比为1∶4.3加入自来水洗涤，在73℃下搅拌3.5小时，过滤，得到含有锂离子的滤液及滤渣；
(6)回收：将含有锂离子的滤液经沉淀除杂和浓缩结晶后回收锂，水洗后的滤渣进入步骤(3)中继续循环。
本申请所取得的有益效果为：
首先，本方法合理的回收利用了废旧材料中特别是废旧锂电池中的锂金属，从而实现了这种有限资源的循环再利用。
其次，提供了锂金属的回收利用率，同时也提高了相应的纯度。
最后，作为一种简单易行的方法，易于实施，成本低。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施方式进行详细的描述，但是应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的改动虽然不在本具体实施方式中，但是也包括在本发明的保护范围内。
实施方式一：
一种废旧电池中锂金属回收再利用的方法，具体包括以下步骤：
(1)放电：将废旧锂电池放入6.5％的氯化钠溶液中，浸泡2.5小时；
(2)预处理：取出步骤(1)中浸泡后的废旧锂电池，烘干，加热至350摄氏度，保温2.5小时，继续加热至650℃，保温5.5小时，取出冷却；
(3)碱浸：将上述经冷却后的含有钴酸锂的锂电池正极材料按固液比为1∶3.5加入氢氧化钠，调节pH值为13.5，在75℃搅拌1.5小时；
(4)焙烧：将碱浸后得到的溶液过滤，得到的含钴酸锂的固体物质按重量比为1∶1.3加入硫酸镁，在650℃下焙烧4.5小时，冷却；
(5)水洗：按固液比为1∶4.3加入自来水洗涤，在73℃下搅拌3.5小时，过滤，得到含有锂离子的滤液及滤渣；
(6)回收：将含有锂离子的滤液经沉淀除杂和浓缩结晶后回收锂，水洗后的滤渣进入步骤(3)中继续循环。
实施方式二
一种废旧材料中锂金属回收再利用的方法，具体包括以下步骤：
(1)放电：将废旧锂电池放入7％的氯化钠溶液中，浸泡2.5小时；
(2)预处理：取出步骤(1)中浸泡后的废旧锂电池，烘干，加热至400摄氏度，保温3小时，继续加热至700℃，保温7小时，取出冷却；
(3)碱浸：将上述经冷却后的含有钴酸锂的锂电池正极材料按固液比为1∶3.5加入氢氧化钠，调节pH值为13.5，在75℃搅拌1.5小时；
(4)焙烧：将碱浸后得到的溶液过滤，得到的含钴酸锂的固体物质按重量比为1∶1.3加入硫酸钙，在650℃下焙烧4.5小时，冷却；
(5)水洗：按固液比为1∶4.3加入自来水洗涤，在73℃下搅拌3.5小时，过滤，得到含有锂离子的滤液及滤渣；
(6)回收：将含有锂离子的滤液经沉淀除杂和浓缩结晶后回收锂，水洗后的滤渣进入步骤(3)中继续循环。
与硫酸盐焙烧后，电池中的锂转化成可溶于水的硫酸盐，而其他的一些杂质，如钴和铜等的化合物基本都难溶于水，从而实现了锂的提取。在水洗的过程中，锂离子的洗出率较高，甚至可以达到90％以上。

Claims (1)

1.一种锂金属的回收再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)放电：将废旧锂电池放入6.3-7.5％的氯化钠溶液中，浸泡2.5小时；
(2)预处理：取出步骤(1)中浸泡后的废旧锂电池，烘干，加热至310-420℃，保温2.5-3.5小时，继续加热至650-750℃，保温5-7小时，取出冷却；
(3)碱浸：将上述经冷却后的含有钴酸锂的锂电池正极材料按固液比为1∶3.5加入氢氧化钠，调节pH值为13.5，在75℃搅拌1.5小时；
(4)焙烧：将碱浸后得到的溶液过滤，得到的含钴酸锂的固体物质按重量比为1∶1.3加入硫酸盐，在650℃下焙烧4.5小时，冷却；
(5)水洗：按固液比为1∶4.3加入自来水洗涤，在73℃下搅拌3.5小时，过滤，得到含有锂离子的滤液及滤渣；
(6)回收：将含有锂离子的滤液经沉淀除杂和浓缩结晶后回收锂，水洗后的滤渣进入步骤(3)中继续循环。
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