CN112207119B - 一种处理电池黑粉的方法 - Google Patents

一种处理电池黑粉的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112207119B
CN112207119B CN202011077698.9A CN202011077698A CN112207119B CN 112207119 B CN112207119 B CN 112207119B CN 202011077698 A CN202011077698 A CN 202011077698A CN 112207119 B CN112207119 B CN 112207119B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
acid
lithium
copper
graphite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011077698.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112207119A (zh
Inventor
许开华
苏陶贵
李琴香
张坤
王峻
王文杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jingmen GEM New Material Co Ltd
Original Assignee
Jingmen GEM New Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jingmen GEM New Material Co Ltd filed Critical Jingmen GEM New Material Co Ltd
Priority to CN202011077698.9A priority Critical patent/CN112207119B/zh
Publication of CN112207119A publication Critical patent/CN112207119A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112207119B publication Critical patent/CN112207119B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B5/00Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84Recycling of batteries or fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种处理电池粉的方法,包括以下步骤:将废旧锂离子电池拆解、破碎、分选;配制浓度1‑50%二乙醇胺溶液A;将黑粉加入二乙醇胺溶液A中搅拌浆化,升温至40~80℃反应1‑5h;加酸浸出,控制PH值0.5‑2.0;加入氧化剂,在40~80℃反应4‑8h;固液分离,分离液为含钴、锰、镍、铝、铜、铁、锂的盐溶液B,浸出渣为不溶性的石墨;浸出渣除去杂质硅,过滤洗涤至中性得到石墨产品;所述溶液B用碱调PH至3.0‑3.5,除去杂质元素,得到溶液C;溶液C用Cp150萃取分离Cu;分铜后液用P204萃取分离Ni、Co、Mn元素,萃余液回收锂。本发明工艺流程短,且Co、Ni、Mn、Li等有价金属和石墨都得到了回收利用。

Description

一种处理电池黑粉的方法
技术领域
本发明属于资源循环领域,具体涉及一种处理电池粉的方法。
背景技术
新能源汽车保有量的快速增加,意味着即将报废的新能源汽车的核心-- 动力电池也迅速增长,大量的废旧动力电池该如何进行妥善处理?目前如何安全回收、环保处理,加强废旧动力电池的规范化循环利用,已经成为业内人士普遍关注的话题。动力电池在新能源汽车上的使用寿命普遍在8年左右,在新能源汽车行业的强势增长下,国内首批进入市场的汽车动力电池即将迎来“报废潮”。通过研究,预计到2020年当年动力电池的报废量约有 20万吨,到2025年全年的报废量将达到100万吨,而到2030年这一数字将达到惊人的300万吨。
锂离子电池由外壳和内部电芯组成,外壳为不锈钢、镀镍金属钢壳或塑料外壳;电池的内部电芯为卷式结构,主要由正极,负极,隔离膜,电解液组成。一般电池的正极材料由约90%钴酸锂等活性物质,7%~8%乙炔黑导电剂和 3%~4%有机粘和剂,均匀混合后涂抹于厚度约20μm铝箔集流体上;电池的负极由约90%负极活性物质碳素材料,4%~5%乙炔黑导电剂和6%~7%粘结剂均匀混合后涂抹在厚度为15μm铜箔集流体上。正负极的厚度约0.18~0.20mm,中间用厚度约10μm隔离膜隔开,电解液由电解质和有机溶剂组成,电解质一般为锂盐有机溶剂。粘结剂主要成分是聚偏氟乙烯(PVDF)。
目前废旧动力电池回收工艺主要包括3个步骤:预处理,电极材料的二次处理和深度回收。因粘结剂均匀附着在电极材料表面,需600℃以上热解去除粘结剂,再酸碱浸出回收正极材料中的贵重金属Co、Ni、Mn、Li等,电池负极材料石墨没能得到回收,这也造成了大量石墨的浪费。虽有采用浮选法分离正负极材料,如中国专利CN109713394A《一种分离废弃电极材料中钴酸锂和石墨的方法》采用磨矿加药浮选法分离钴酸锂和石墨,不但磨矿能耗高,药剂耗量大,且浮选产品品位只有63.26%~87.92%。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足,本发明提供处理电池粉的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种处理电池粉的方法,包括以下步骤:
1)将废旧锂离子电池拆解、破碎、分选得到铝、铜含量小于1%的电极材料黑粉;
2)配制浓度1-50%二乙醇胺溶液A;
3)将黑粉加入二乙醇胺溶液A中搅拌浆化,升温至40~80℃反应1-5h;
4)加酸浸出,往上述反应中加入酸,控制PH值0.5-2.0;
5)加入氧化剂,在40~80℃反应4-8h;
6)固液分离,分离液为含钴、锰、镍、铝、铜、铁、锂的盐溶液B,浸出渣为不溶性的石墨;
7)浸出渣用氢氟酸洗涤除去杂质硅,过滤洗涤至中性得到石墨产品;
8)所述溶液B用碱调PH至3.0-3.5,除去杂质元素,得到溶液C;
9)溶液C用Cp150萃取分离Cu;分铜后液用P204萃取分离Ni、Co、Mn元素,萃余液回收锂。
其中,步骤4)中加入的酸为硫酸、盐酸、硝酸中的一种。
其中,步骤5)中氧化剂为双氧水或氧气等氧化剂,双氧水加入量按与锂、镍、钴、锰、铝、铜元素总和的摩尔比1:1.1-2.5加入,如果加入氧气作为氧化剂,加入氧气量为确保反应器内氧分压0.1-1mpa,直到反应结束。
其中,步骤8)中除去的杂质包括Fe、Al。
本发明将废电池拆解、破碎、分选预处理得到的电池黑粉,电池黑粉与二乙醇胺反应,破坏电池黑粉中粘结剂PVDF结构,使正极材料(钴酸锂、镍钴锰酸锂)和石墨表面显露于溶剂中,在二乙醇胺非离子表面活性剂作用下,使亲水性的正极材料(钴酸锂、镍钴锰酸锂)均匀分散于溶液中;往溶液中加入硫酸(盐酸、硝酸)和氧化剂双氧水,使正极材料、铜、铝、锂与酸反应生成硫酸盐,在酸浸反应过程中产生氧气和氢气,以及二乙醇胺起泡剂和有机溶剂作用下,将疏水性的石墨浮至溶液表面收集。收集的石墨用高浓度的酸洗涤、水洗涤得到石墨产品,石墨产品纯度99.5%,洗酸和洗水返回前述黑粉酸浸。酸浸得到的硫酸盐经调PH值分离铜、铁铝,萃取分离钴镍锰,萃余液回收锂。
本发明的有益技术效果:
本发明利用PVDF不耐二乙醇胺腐蚀和具有非离子表面活性剂特性,将电池黑粉中的粘结剂破坏,使电极材料能暴露和分散与溶液中,提高了酸与电极材料的接触率和反应速率;利用酸浸过程中产生的氢气和氧气以及二乙醇胺的起泡剂特性,使疏水性的石墨和亲水性的钴酸锂正极材料分离,提高了正极材料与酸的反应效率。本发明工艺流程短,且Co、Ni、Mn、Li等有价金属和石墨都得到了回收利用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
1)将废旧锂离子电池拆解、破碎、分选得到铝、铜含量小于1%的电极材料黑粉;
2)配制浓度1-50%二乙醇胺溶液A;
3)将黑粉加入二乙醇胺溶液A中搅拌浆化,升温至40~80℃反应1-5h;
4)加酸浸出,往上述反应中加入浓硫酸,控制PH值0.5-2.0;
5)加入双氧水或氧气等氧化剂,双氧水加入量按与锂、镍、钴、锰、铝、铜元素总和的摩尔比1:1.1-2.5加入,40~80℃反应4-8h;
6)用压滤机固液分离,分离液为硫酸盐溶液B,含硫酸钴、硫酸锰、硫酸镍、硫酸铝、硫酸铜、硫酸铁、硫酸锂溶液,浸出渣为不溶性的石墨;
7)浸出渣石墨用氢氟酸洗涤除去杂质硅,过滤洗涤至中性得到石墨产品;
8)上述溶液B用碱调PH至3.0-3.5,除去Fe、Al等杂质元素,得到溶液C;
9)溶液C用Cp150萃取分离Cu;分铜后液用P204萃取分离Ni、Co、 Mn元素,萃余液回收锂。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例,并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说,在本发明所提供的技术启示下,还可以做出其它等同改进,均可以实现本发明的目的,都应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种处理电池粉的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将废旧锂离子电池拆解、破碎、分选得到铝、铜含量小于1%的电极材料黑粉;
2)配制浓度1-50%二乙醇胺溶液A;
3)将黑粉加入二乙醇胺溶液A中搅拌浆化,升温至40~80℃反应1-5h;
4)加酸浸出,往上述反应中加入酸,控制PH值0.5-2.0;加入的酸为硫酸、盐酸、硝酸中的一种;
5)加入氧化剂,在40~80℃反应4-8h;氧化剂为双氧水或氧气,双氧水加入量按与锂、镍、钴、锰、铝、铜元素总和的摩尔比1:1.1-2.5加入,如果加入氧气作为氧化剂,加入氧气量为确保反应器内氧分压0.1-1mpa,直到反应结束;
6)固液分离,分离液为含钴、锰、镍、铝、铜、铁、锂的盐溶液B,浸出渣为不溶性的石墨;
7)浸出渣用氢氟酸洗涤除去杂质硅,过滤洗涤至中性得到石墨产品;
8)所述盐溶液B用碱调PH至3.0-3.5,除去杂质元素,得到溶液C;
9)溶液C用Cp150萃取分离Cu;分铜后液用P204萃取分离Ni、Co、Mn元素,萃余液回收锂。
2.根据权利要求1所述的处理电池粉的方法,其特征在于,步骤8)中除去的杂质包括Fe、Al。
CN202011077698.9A 2020-10-10 2020-10-10 一种处理电池黑粉的方法 Active CN112207119B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011077698.9A CN112207119B (zh) 2020-10-10 2020-10-10 一种处理电池黑粉的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011077698.9A CN112207119B (zh) 2020-10-10 2020-10-10 一种处理电池黑粉的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112207119A CN112207119A (zh) 2021-01-12
CN112207119B true CN112207119B (zh) 2022-09-02

Family

ID=74052993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011077698.9A Active CN112207119B (zh) 2020-10-10 2020-10-10 一种处理电池黑粉的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112207119B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113200541A (zh) * 2021-03-29 2021-08-03 中南大学 一种回收废旧电池石墨负极的方法
CN114400393A (zh) * 2021-12-17 2022-04-26 中国科学院广州能源研究所 一种利用热处理分离正负极粉回收磷酸铁锂的方法
CN114644326A (zh) * 2022-03-03 2022-06-21 九江天赐高新材料有限公司 一种废旧锂离子电池黑粉催化回收方法及装置
CN114833167B (zh) * 2022-03-22 2023-07-04 池州西恩新材料科技有限公司 一种三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法
CN115882098A (zh) * 2022-12-22 2023-03-31 广东邦普循环科技有限公司 处理电池黑粉并制取再生石墨负极的方法及其应用
CN116904762B (zh) * 2023-09-14 2023-12-08 中南大学 废旧锂电池粉正极材料与集流体剥离回收铝的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8616475B1 (en) * 2013-06-18 2013-12-31 Retriev Technologies Incorporated Recovery of lithium ion batteries
CN105375077A (zh) * 2014-08-13 2016-03-02 法拉赛斯能源公司 回收利用锂离子电池电极材料的方法
CN111525207A (zh) * 2020-04-16 2020-08-11 宁波诺丁汉大学 锂离子动力电池回收方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101831548B (zh) * 2010-03-31 2012-01-04 奇瑞汽车股份有限公司 一种自废旧锰酸锂电池中回收有价金属的方法
KR101109961B1 (ko) * 2010-11-29 2012-02-15 주식회사 오리엔트정공 그래핀 제조방법
CN102868006A (zh) * 2012-09-21 2013-01-09 华东理工大学 一种通过废旧锂电池制备石墨烯的方法
CN105789724A (zh) * 2014-12-24 2016-07-20 中国电子工程设计院 一种废锂离子电池的处理方法
CN105355997B (zh) * 2015-10-16 2018-04-17 李佳坤 一种锂电池集流体及活性材料的分离方法及其应用
CN106319228B (zh) * 2016-08-26 2018-06-19 荆门市格林美新材料有限公司 一种从含镍钴锰废渣中同步回收镍钴锰的方法
CN107978814A (zh) * 2017-07-04 2018-05-01 中国科学院过程工程研究所 一种从废旧锂离子电池正极材料中选择性分离锂的方法
CN107828966A (zh) * 2017-10-12 2018-03-23 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种三元锂离子电池正极材料的综合回收方法
CN108039530A (zh) * 2017-10-16 2018-05-15 深圳市沃特玛电池有限公司 一种废旧电池石墨材料的回收再生工艺
CN108400402A (zh) * 2018-02-27 2018-08-14 四川省有色冶金研究院有限公司 一种废旧锂动力电池活性物质与集流体的分离方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8616475B1 (en) * 2013-06-18 2013-12-31 Retriev Technologies Incorporated Recovery of lithium ion batteries
CN105375077A (zh) * 2014-08-13 2016-03-02 法拉赛斯能源公司 回收利用锂离子电池电极材料的方法
CN111525207A (zh) * 2020-04-16 2020-08-11 宁波诺丁汉大学 锂离子动力电池回收方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112207119A (zh) 2021-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112207119B (zh) 一种处理电池黑粉的方法
WO2022127117A1 (zh) 废旧锂电池正极材料处理方法
CN107196004B (zh) 一种从废旧锂离子动力电池中回收有价金属的方法
Zheng et al. Leaching procedure and kinetic studies of cobalt in cathode materials from spent lithium ion batteries using organic citric acid as leachant
CN110512080A (zh) 一种废旧镍钴锰锂离子电池中有价金属分离回收方法
CN108550942A (zh) 一种废旧锂离子电池全组分无害化回收处理方法
CN113802002A (zh) 湿法回收锂电池中有价金属的方法
CN112267024B (zh) 一种废旧锂离子电池综合回收利用方法
CN110468281A (zh) 一种废旧钴酸锂电池中有价金属分离回收方法
CN111477986B (zh) 一种电解硫酸钠废液制备三元锂离子电池前驱体的方法
CN113528824A (zh) 一种回收废旧锂离子电池粉中单质铜的方法和应用
CN113122725A (zh) 一种提升废旧锂电池金属回收率及纯度的方法
CN112510280A (zh) 一种基于动力电池箔片中特征元散列的物理方法
CN116282000A (zh) 一种废旧电池石墨碳渣回收并联产再生石墨活性材料的方法
CN115161483B (zh) 一种全回收废旧锂离子电池并实现金属分离的方法
CN114024057B (zh) 一种废旧镍钴锰酸锂-钛酸锂电池的回收方法
CN116387668A (zh) 一种废磷酸铁锂电池中锂的选择性浸出及回收方法
CN117185319A (zh) 一种硫酸盐空气焙烧回收磷酸铁锂电池的方法
CN115295911A (zh) 一种三元正极废浆料综合回收的方法
CN111807413B (zh) 一种动力电池循环再造硫酸锰的方法
CN111763828B (zh) 一种镍氢电池有价金属绿色综合回收方法
CN110247129B (zh) 一种回收利用废旧锂离子电池正极活性物质的方法
CN113151670B (zh) 一种回收失效锂电池的方法
CN109216821A (zh) 一种废旧钛酸锂电池的回收方法
CN110172579B (zh) 固体氧化物燃料电池的钙钛矿阴极材料中钴的回收方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant