CN111621643A - 一种从废旧锂电池粉体中选择性提取锂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废旧锂电池回收利用处理技术领域，具体涉及一种从废旧锂电池粉体中提取锂的方法。该方法包括如下步骤：(1)将电池粉和有机酸按照质量比1:30‑80加入密封反应瓶中；(2)将上述反应瓶在300‑600rpm的搅拌速率下加热至30‑130℃，保持5‑24h；(3)将(2)中反应液在3000‑8000rpm的速率下离心分离，转移出上层清液，即为锂元素富集液。本发明采用的有机酸浸取电池粉中锂元素的方法能够在含有多种元素的体系中单独提取锂元素而不受其他元素的干扰，同时对锂元素的提取率几乎达到100％，提取率高，工艺简单。

Description

一种从废旧锂电池粉体中选择性提取锂的方法
技术领域
本发明属于废旧锂电池回收利用处理技术领域，具体涉及一种从废旧锂电池粉体中选择性提取锂元素的方法。
背景技术
随着锂离子电池在新能源储能系统，交通运输以及移动电子设备等领域的广泛应用，锂的市场需求量以7％-10％逐年增加。然而锂矿石资源有限，无限制开采必将造成锂矿石资源枯竭。虽然盐湖卤水和海水中也存在着大量的锂资源，但是盐湖卤水中含有大量的镁离子，高镁锂比造成锂镁分离困难；海水中锂浓度极低，富集困难。与此同时，锂电池的广泛应用造成废旧锂电池数量急剧上升，失效后的锂电池如果不做处理直接废弃，将浪费大量的锂资源，进一步加剧锂资源的供需矛盾。如何回收废旧锂离子电池中的锂已成为社会普遍关注的问题。
发明专利CN109234535公开了一种从电池粉中提纯锂元素的提取液及其制备方法，其首先将电池粉与硫酸混合制得电池粉浸取液，将电池粉中的钴、镍、锂等元素溶解在硫酸溶液当中，然后加入皂化萃取剂和皂化煤油充分混合搅拌，将锂元素从水相提取到油相，得到锂元素富集液。该发明实现了对电池粉中锂元素的选择性提取，且提取效率较高，但是在提取过程中需要先用硫酸对电池粉进行溶解，硫酸的使用会对设备造成腐蚀且萃取剂的制备过程复杂。
发明专利CN107742760公开了一种废旧锂离子电池中锂的提取方法。其首先对电池粉进行碳酸化浸出然后过滤，得到锂和有价金属的浸出液，然后加入沉淀剂将钴除去，得到含锂的富集液。该方法在浸出过程中用碳酸代替腐蚀性强的硫酸，然后将除锂以外的其他离子除去，虽然能够得到较纯的碳酸锂，但是该方法仅适合于钴酸锂电池粉，对于组成复杂的锂电池电池粉中锂的提取并不适用。
发明专利CN109179359公开了一种从磷酸铁锂废料中提取锂和磷酸铁的方法。该方法首先用氢氧化钠浸泡磷酸铁锂，然后进行有氧焙烧，随后将焙烧料加酸浸出得到酸性锂液和磷酸铁。该方法对锂，磷，铁三种元素都进行了有效的回收利用。但是该方法中碱浸和酸浸对设备腐蚀性强，焙烧过程消耗大量能量，存在一些弊端。
可见，上述从电池粉中提取锂元素的方法都是首先要用酸将电池粉中主要成分全部溶解，然后在选择性提取或者选择性去除杂质。这些方法普遍存在选择性性低、步骤繁琐、适用范围窄、能耗高等缺点。因此要对提取流程进行改进，开发出对设备腐蚀性小，一步提取，选择性高的方法，以降低锂离子电池的回收成本，缓解锂资源的供需矛盾。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种不使用强酸强碱从废旧锂电池的电池粉中一步、高效、选择性提取锂元素的方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种从废旧锂电池粉体中选择性提取锂的方法，包括以下步骤：
(1)按比例将电池粉和有机酸加入密封反应瓶中；
(2)将步骤(1)的反应瓶在一定的搅拌速率下加热至30-130℃，保持5-24h；
(3)将步骤(2)中的反应液在一定的速率下离心分离，转移出上层清液，即为锂元素富集液。
步骤(1)中，所述的电池粉为锰酸锂、钴酸锂、钴镍锰酸锂、磷酸铁锂、钴镍铝酸锂或钛酸锂中的一种物质或几种物质的混合物。
步骤(1)中，所述的有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、丙二酸或丁酸其中的一种有机酸或几种有机酸混合物。
步骤(1)中，所述的电池粉和有机酸的质量比为1:30-1:80。
步骤(2)中，所述的搅拌速率为300-600rpm。
步骤(2)中，所述的加热方式为油浴或水浴加热；所述的加热温度为30-90℃，加热时间为5-18h。
步骤(3)中，所述的离心速率为3000-8000rpm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明采用的一种用于从废旧锂电池的电池粉中选择性提取锂元素的方法，对不同成分的废旧锂电池电池粉均适用。该方法可以实现锂元素高效环保无污染的分离，对废旧锂电池中锂回收具有重要的实际意义。
(2)本发明的一种用于从废旧锂电池的电池粉中选择性提取锂元素的方法，提取过程简单，一步即可实现，无须特殊设备，成本较低。
(3)本发明的一种用于从废旧锂电池的电池粉中选择性提取锂元素的方法，对锂元素具有很好的选择性，不受其他共存的元素影响。
附图说明
图1丙二酸对钴酸锂中锂的选择性提取的温度-提取率曲线；
图2乙酸对磷酸铁锂中锂的选择性提取的温度-提取率曲线。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
1)先称取0.5g钴酸锂电池粉，加入密封反应瓶中；再称取25g丙二酸加入密封反应瓶中；
2)在转速为350rpm的搅拌下，在不同温度下的油浴中30-80℃反应10h；
3)将反应完成后的反应液在离心转速为4000rpm的条件下离心分离，回收液相即为锂提取液。
从图1可以看出，丙二酸对金属锂的提取率随着温度的升高而增大，而钴酸锂中钴的提取率变化不大，80摄氏度时，锂的提取率达到98％。
实施例2
1)先称取0.1g磷酸铁锂电池粉，加入密封反应瓶中；再称取5g乙酸加入密封反应瓶中；
2)在转速为550rpm的搅拌下，在不同温度下的油浴中30-70℃反应12h；
3)将反应完成后的反应液在离心转速为6000rpm的条件下离心分离，回收液相即为锂提取液。
从图2可以看出，乙酸对金属锂的提取率随着温度的升高而增大，而磷酸铁锂中铁的提取率变化不大，70摄氏度时，锂的提取率达到99％。

Claims (7)

1.一种从废旧锂电池粉体中选择性提取锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按比例将电池粉和有机酸加入密封反应瓶中；
(2)将步骤(1)的反应瓶在一定的搅拌速率下加热至30-130℃，保持5-24h；
(3)将步骤(2)中的反应液在一定的速率下离心分离，转移出上层清液，即为锂元素富集液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的电池粉为锰酸锂、钴酸锂、钴镍锰酸锂、磷酸铁锂、钴镍铝酸锂或钛酸锂中的一种物质或几种物质的混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、丙二酸或丁酸其中的一种有机酸或几种有机酸混合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的电池粉和有机酸的质量比为1:30-1:80。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的搅拌速率为300-600rpm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的加热方式为油浴或水浴加热；所述的加热温度为30-90℃，加热时间为5-18h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的离心速率为3000-8000rpm。
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