CN102703705A - 一种高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法 - Google Patents

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骆安
曾桂生
李蕾
邓孝荣
薛山
谢宇
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Abstract

一种高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法，本发明通过在稀酸溶液中加入钴酸锂粉末，固液比控制在不超过1:10g/mL。然后加入硫酸亚铁，硫酸亚铁加入量不超过钴酸锂粉末的1.55倍。接着通直流电压，电压为0.4~0.7V，采用铁电极做为阴极，石墨、钛板或铂做为阳极。搅拌器转速为200~500r/min。和传统酸浸相比，本方法可以大大减少酸的用量，常温操作，可以大幅度缩短钴酸锂浸出时间，大幅度提高钴酸锂的浸出效率。为废弃锂离子电池中有价金属的回收提供了一种高效、节能、浸出效率高的技术方法。

Description

一种高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法
技术领域
    本发明涉及高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法，属于固体废弃物处理领域。
背景技术
钴酸锂是目前最成熟的锂电池正极材料，作为手机，数码相机，笔记本的电池的正极材料，在短时间内，特别是在通讯电池领域具有不可取代的优势。中国是世界上锂离子电池的最大生产国和消耗国。废弃锂离子电池中钴和锂等有价金属含量比较高，并且锂离子电池中含有钴酸锂、六氟磷酸锂等化学物质，会对环境造成危害。废弃锂离子电池正极材料是一种含45-55%钴、2-4%锂的工业垃圾品，因此回收废弃锂离子电池正极材料中的贵重稀有金属Co和Li对于减少环境污染和资源再生具有非常重要的意 义，也具有相当高的回收经济价值。
目前回收锂离子电池的方法有干法、湿法和生物浸出法等。干式法工艺相对简单，不足之处是能耗较高，电解质溶液和电极中其他成分通过燃烧转变为CO2或其他有害成分。目前研究和应用较多的是湿法处理。湿法是以无机酸溶液将废弃电池中的各有价成分浸出后，再以络合交换法、碱煮-酸溶法、酸溶-萃取-沉淀法等加以回收。湿法所用酸为高浓度的盐酸、硫酸或硝酸，溶液浸出温度需要在60℃以上，浸出时间仍然需要一个小时以上才能完全浸出[详见申勇峰，从废锂离子电池中回收钴，有色金属，2002，54（40：69-70）]。生物浸出技术具有耗能少，成本低等明显优势，但也存在浸出时间长（一般要6天以上）、金属浸出率低的缺点[详见Debaraj Mishra等，Bioleaching of metals from spent lithium ion secondary batteries using Acidithiobacillus ferrooxidans，Waste Management，2008，28：333–338]。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法，大幅度缩短钴酸锂浸出时间，大幅度提高钴酸锂的浸出效率，而且能耗低、基本无污染。
本发明的技术方案：方法为：在稀酸浸出废弃锂离子电池正极材料钴酸锂的溶液中加入硫酸亚铁和施加直流电压，从而可以大幅度缩短钴酸锂浸出时间，大幅度提高钴酸锂的浸出效率。
酸为硫酸、盐酸或硝酸，浓度为2~12%。
硫酸亚铁加入量不超过钴酸锂粉末的1.55倍。
外控直流电压为0.4~0.7V，采用铁电极做为阴极，石墨、钛板或铂做为阳极。
锂离子电池电极材料的处理，是将废弃锂离子电池除去外壳，对电池正极材料破碎至100~200目左右，得电池粉末钴酸锂。将钴酸锂粉末加入稀酸溶液中，固液比控制不超过1:10g/mL。
浸出过程中搅拌转速为200~500r/min。
本发明的技术效果：利用本发明可以大大减少酸的用量，常温操作，在短时间内就可使钴酸锂全部浸出。为废弃锂离子电池中有价金属的回收提供了一种高效、节能、浸出效率高的技术方法。
具体实施方式
将废弃锂离子电池除去外壳，取出铝箔，对电池正极材料破碎至100~200目左右，得电池粉末钴酸锂。在200mL 10%（体积比）的硫酸溶液中加入4g钴酸锂粉末。然后加入3g 硫酸亚铁，接着通0. 7V的直流电压，阴极为表面积为82㎝2的铁片，阳极为石墨片。搅拌器转速为300r/min。则钴酸锂全部浸出只需要15分钟。
将废弃锂离子电池除去外壳，取出铝箔，对电池正极材料破碎至100~200目左右，得电池粉末钴酸锂。在稀酸溶液中加入钴酸锂粉末，固液比控制在不超过1:10g/mL。然后加入硫酸亚铁，硫酸亚铁加入量不超过钴酸锂粉末的1.55倍。接着通直流电压，电压为0.4~0.7V，采用铁电极做为阴极，石墨、钛板或铂做为阳极。搅拌器转速为200~500r/min。

Claims (6)

1.一种高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法，其特征在于在稀酸浸出废弃锂离子电池正极材料钴酸锂的溶液中加入硫酸亚铁和施加直流电压，从而可以大幅度缩短钴酸锂浸出时间，大幅度提高钴酸锂的浸出效率。
2.根据权利1要求所述的高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法，其特征在于酸为硫酸、盐酸或硝酸，浓度为2~12%。
3.根据权利1要求所述的高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法，其特征是硫酸亚铁加入量不超过钴酸锂粉末的1.55倍。
4.根据权利1要求所述的高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法，其特征在于外控直流电压为0.4~0.7V，采用铁电极做为阴极，石墨、钛板或铂做为阳极。
5.根据权利1要求所述的高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法，其特征在于锂离子电池电极材料的处理，是将废弃锂离子电池除去外壳，对电池正极材料破碎至100~200目左右，得电池粉末钴酸锂，将钴酸锂粉末加入稀酸溶液中，固液比控制不超过1:10g/mL。
6.根据权利1要求所述的高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法，其特征在于浸出过程中搅拌转速为200~500r/min。
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