CN108862336A - 由废旧锂离子电池正极材料制备电池级碳酸锂的方法 - Google Patents
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Abstract
由废旧锂离子正极材料制备电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：将单质硫粉与废旧锂离子电池正极材料粉末按质量比为0.5：1~1.5：1的比例混合均匀，然后加热至900~1100℃；按照固液比为1~6加入水，于40‑60℃温度下搅拌均匀，过滤得到硫酸锂溶液和滤渣；调节滤液pH为10~12，使得溶液中的重金属离子反应生成沉淀，过滤将其除去，然后加入氢氧化钠进行苛化，苛化后的混合溶液冷冻结晶析出十水硫酸钠晶体，经过离心分离得到氢氧化锂溶液；将氢氧化锂溶液浓缩冷却结晶析出单水氢氧化锂，所得单水氢氧化锂经多次重结晶后即得电池级碳酸锂。通过本发明的方可直接制备得到电池级碳酸锂，锂元素的浸出率很高，不仅可取得良好的经济效益，而且保护了环境。
Description
技术领域
本发明涉及废旧电池回收技术领域，特别涉及到由废旧锂离子电池正极材料制备电池级碳酸锂的方法。
背景技术
锂离子电池因具有电压高、比容量大、寿命长和无记忆效应等显著优点，自其商业化以来便快速占领了便携式电子电器设备的动力源市场，且产量逐年增大。锂离子电池是电子消耗品，使用寿命约3年，报废后的锂离子电池，对环境将产生破坏，因此，如能对废旧锂离子电池进行科学有效的回收处置，不仅可取得良好的经济效益，而且保护了环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于一种由废旧锂离子电池正极材料制备碳酸锂的方法，该方法的回收率较高，可直接制备得到电池级碳酸锂。
为了解决上述问题，采用以下技术方案：由废旧锂离子电池正极材料制备电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：
步骤一、将单质硫粉与废旧锂离子电池正极材料粉末按质量比为0.5：1~1.5：1的比例混合均匀，然后加热至900~1100℃并反应0.5~1h；
步骤二、将步骤一中所得产物按照固液比为1~6加入水，于40-60℃温度下搅拌均匀，过滤得到硫酸锂溶液和滤渣；
步骤三、调节步骤二所得硫酸锂溶液的pH值为10~12，使得溶液中的重金属离子反应生成沉淀，过滤将其除去，然后加入氢氧化钠进行苛化，苛化后的混合溶液在-15~-10℃下通过连续冷冻结晶系统冷冻结晶析出十水硫酸钠晶体，经过离心分离得到氢氧化锂溶液；
步骤四、将步骤三所得氢氧化锂溶液继续浓缩至开始有沉淀析出时停止加热，冷却析出单水氢氧化锂，所得单水氢氧化锂经3次重结晶后即可得到电池级碳酸锂。
其中，所述废旧锂离子电池正极材料为钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂。
其中，步骤三中所述硫酸锂溶液中锂元素和氢氧化钠的摩尔比为1：1。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过本发明的方制备得到的碳酸锂的纯度可达到99.7%以上，符合电池级碳酸锂的纯度要求，且锂元素的浸出率很高，可达到93%以上，不仅可取得良好的经济效益，而且保护了生态环境，具有极为广阔的应用前景。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的普通技术人员根据该实施例对本发明所做出的一些非本质的改进或调整仍属于本发明的保护范围。
实施例1
由废旧锂离子电池正极材料制备电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：
步骤一、将1.5kg单质硫粉与1.5kg废旧钴酸锂粉末混合均匀，然后在马弗炉内加热到950℃并恒温反应1h；
步骤二、将步骤一中所得产物置于容器中，按照固液比为2加入水，于50℃温度下搅拌0.5h，过滤得到30g/L的硫酸锂溶液和含有镍、钴、锰的滤渣；
步骤三、调节步骤二所得硫酸锂溶液的pH值为11，使得溶液中的重金属离子反应生成沉淀，过滤将其除去加入518.73g氢氧化钠进行苛化，苛化后的混合溶液在-12℃下通过连续冷冻结晶系统冷冻结晶析出十水硫酸钠晶体，经过离心分离得到氢氧化锂溶液；
步骤四、将步骤三所得氢氧化锂溶液继续浓缩至开始有沉淀析出时停止加热，冷却析出单水氢氧化锂，单水氢氧化锂经3次重结晶后即可得到416g产物碳酸锂，按照国家标准GB∕T11064.16-2013测试得到产物纯度为99.83%，符合电池级碳酸锂的纯度要求。
根据火焰原子吸收法分别测试步骤一中钴酸锂粉末中锂的含量以及最终制备得到的电池级碳酸锂中锂的含量，计算可知锂的浸出率为94.1%。
实施例2
由废旧锂离子电池正极材料制备电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：
步骤一、将0.75kg单质硫粉与1.5kg废旧钴酸锂粉末混合均匀，然后在马弗炉内加热到900℃并恒温反应1h；
步骤二、将步骤一中所得产物置于容器中，按照固液比为2加入水，于40℃温度下搅拌0.5h，过滤得到30g/L的硫酸锂溶液和含有镍、钴、锰的滤渣；
步骤三、调节步骤二所得硫酸锂溶液的pH值为10，使得溶液中的重金属离子反应生成沉淀，过滤将其除去加入518.73g氢氧化钠进行苛化，苛化后的混合溶液在-15℃下通过连续冷冻结晶系统冷冻结晶析出十水硫酸钠晶体，经过离心分离得到氢氧化锂溶液；
步骤四、将步骤三所得氢氧化锂溶液继续浓缩至开始有沉淀析出时停止加热，冷却析出单水氢氧化锂，单水氢氧化锂经3次重结晶后即可得到电池级碳酸锂413g，按照国家标准GB∕T11064.16-2013测试得到产物纯度为99.79%，符合电池级碳酸锂的纯度要求。
根据火焰原子吸收法分别测试步骤一中钴酸锂粉末中锂的含量以及最终制备得到的电池级碳酸锂中锂的含量，计算可知锂的浸出率为93.7%。
实施例3
由废旧锂离子电池正极材料制备电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：
步骤一、将2.25kg单质硫粉与1.5kg废旧钴酸锂粉末混合均匀，然后在马弗炉内加热到1100℃并恒温反应1h；
步骤二、将步骤一中所得产物置于容器中，按照固液比为2加入水，于60℃温度下搅拌0.5h，过滤得到30g/L的硫酸锂溶液和含有镍、钴、锰的滤渣；
步骤三、调节步骤二所得硫酸锂溶液的pH值为12，使得溶液中的重金属离子反应生成沉淀，过滤将其除去加入518.73g氢氧化钠进行苛化，苛化后的混合溶液在-10℃下通过连续冷冻结晶系统冷冻结晶析出十水硫酸钠晶体，经过离心分离得到氢氧化锂溶液；
步骤四、将步骤三所得氢氧化锂溶液继续浓缩至开始有沉淀析出时停止加热，冷却析出单水氢氧化锂，单水氢氧化锂经3次重结晶后即可得到碳酸锂414g，按照国家标准GB∕T11064.16-2013测试得到产物纯度为99.81%，符合电池级碳酸锂的纯度要求。
根据火焰原子吸收法分别测试步骤一中钴酸锂粉末中锂的含量以及最终制备得到的电池级碳酸锂中锂的含量，计算可知锂的浸出率为93.7%。
Claims (5)
1.由废旧锂离子正极材料制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将单质硫粉与废旧锂离子电池正极材料粉末按质量比为0.5：1~1.5：1的比例混合均匀，然后加热至900~1100℃并反应0.5~1h；
步骤二、将步骤一中所得产物按照固液比为1~6加入水，于40-60℃温度下搅拌均匀，过滤得到硫酸锂溶液和滤渣；
步骤三、调节步骤二所得硫酸锂溶液的pH值为10~12，使得溶液中的重金属离子反应生成沉淀，过滤将其除去，然后加入氢氧化钠进行苛化，苛化后的混合溶液在-15~-10℃下通过连续冷冻结晶系统冷冻结晶析出十水硫酸钠晶体，经过离心分离得到氢氧化锂溶液；
步骤四、将步骤三所得氢氧化锂溶液进行加热浓缩，开始有沉淀析出时停止加热，冷却析出单水氢氧化锂，将单水氢氧化锂经3次重结晶后即可得到电池级碳酸锂。
2.根据权利要求1所述的由废旧锂离子正极材料制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池正极材料为钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂。
3.根据权利要求1所述的由废旧锂离子正极材料制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤一中单质硫粉与废旧锂离子电池正极材料粉末的质量比为1：1。
4.根据权利要求1所述的由废旧锂离子正极材料制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤二中固液比为3。
5.根据权利要求1所述的由废旧锂离子正极材料制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，步骤三中所述硫酸锂溶液中锂元素和氢氧化钠的摩尔比为1：1。
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