CN113603122A - 一种电池级碳酸锂的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池级碳酸锂的合成方法，涉及锂回收技术领域，所述合成方法具体包括以下步骤：S1：预处理；S2：硝化反应；S3：焙烧；S4：浸出；S5：制备电池级碳酸锂。本发明合成方法工序较少，操作便利，免去复杂的提纯步骤，避免使用大量的强酸与强碱，生产成本较低，节能环保，且本发明利用不同硝酸盐的分解温度不同，能够实现锂的选择性回收，采用本方法获得的碳酸锂含量高于99.5%，锂回收率高于91%，与传统湿法工艺相比回收效率更高，效果更好，其获得的碳酸锂含量符合电池级标准，适宜大规模推广，解决了现有技术中回收方法流程多杂质多，净化成本高，且易造锂的损失，获得的碳酸锂含量难以达到电池级标准的问题。

Description

一种电池级碳酸锂的合成方法
技术领域
本发明涉及锂回收技术领域，具体是一种电池级碳酸锂的合成方法。
背景技术
电池级碳酸锂来源十分广泛，目前常用的有粗碳酸锂、盐湖卤水、锂辉石、锂云母、废旧锂电池等。为实现锂的高效回收，国内外研究学者展开了广泛研究。
由于火法工艺多存在能耗高、污染大、资源利用率低等缺点，现有技术中多采用湿法工艺回收废旧锂电池中的有价金属。常规湿法处理工艺主要是采用盐酸或硫酸将正极粉料溶解，然后采用化学沉淀法、盐析法、离子交换法、溶剂萃取法、电化学法等回收其中的有价金属，但锂的回收率较低，在60%左右。基于LiCoO2氧化性较强，研究人员在硫酸或盐酸体系下浸出过程中添加还原剂（如H2O2、NaHSO3、Na2S2O3、抗坏血酸等）以提高Co、Li的浸出率（如中国专利公开号为：CN106916955A，名称为：一种选择性回收锂离子电池正极废料中有价金属的方法），锂的浸出率提高近20%。
但是，采用现有技术中的回收方法获得的浸出液中杂质金属多，后续除杂净化成本高，流程长，得到碳酸锂的主含量难以达到电池级标准，而且在除杂过程中锂损失大。因此，本领域技术人员提供了一种电池级碳酸锂的合成方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池级碳酸锂的合成方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电池级碳酸锂的合成方法，所述合成方法具体包括以下步骤：
S1：预处理：将回收的废旧磷酸铁锂电池经过放电、拆解、破碎后，得到电极粉；
S2：硝化反应：将上述电极粉加入到硝酸溶液中进行硝化反应，液固比为4：1，反应后，得到硝酸盐产物；
S3：焙烧：将上述硝酸盐产物进行焙烧处理，得到焙砂；
S4：浸出：将上述焙砂用水浸出，固液比为1：2，过滤，得到富锂溶液；
S5：制备电池级碳酸锂：在50℃的富锂溶液中边搅拌边加入碳酸盐，反应后，过滤洗涤，烘干、过筛、包装得到电池级碳酸锂。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S2中硝酸溶液的浓度为1～5mol/L，硝化反应时间为3～6h。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S3中焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为2～5h。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S5中的碳酸盐为碳酸钠或碳酸氢铵中的任意一种。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S5中碳酸盐的添加比例依据富锂溶液中锂的物质的量，碳酸盐与锂的物质的量的添加比例为1～1.5：1。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤S5中的反应时间为2～4h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了一种电池级碳酸锂的合成方法，本发明合成方法工序较少，操作便利，免去复杂的提纯步骤，避免使用大量的强酸与强碱，生产成本较低，节能环保，且本发明利用不同硝酸盐的分解温度不同，能够实现锂的选择性回收，采用本方法获得的碳酸锂含量高于99.5%，锂回收率高于91%，与传统湿法工艺相比回收效率更高，效果更好，其获得的碳酸锂含量符合电池级标准，适宜大规模推广。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，
实施例1
一种电池级碳酸锂的合成方法，合成方法具体包括以下步骤：
S1：预处理：将回收的废旧磷酸铁锂电池经过放电、拆解、破碎后，得到电极粉；
S2：硝化反应：将上述电极粉加入到硝酸溶液中进行硝化反应，液固比为4：1，反应后，得到硝酸盐产物；
S3：焙烧：将上述硝酸盐产物进行焙烧处理，得到焙砂；
S4：浸出：将上述焙砂用水浸出，固液比为1：2，过滤，得到富锂溶液；
S5：制备电池级碳酸锂：在50℃的富锂溶液中边搅拌边加入碳酸盐，反应后，过滤洗涤，烘干、过筛、包装得到电池级碳酸锂。
进一步的，步骤S2中硝酸溶液的浓度为1mol/L，硝化反应时间为3h。
再进一步的，步骤S3中焙烧温度为300℃，焙烧时间为2h。
再进一步的，步骤S5中的碳酸盐为碳酸钠。
再进一步的，步骤S5中碳酸盐的添加比例依据富锂溶液中锂的物质的量，碳酸盐与锂的物质的量的添加比例为1：1。
再进一步的，步骤S5中的反应时间为2h。
实施例2
一种电池级碳酸锂的合成方法，合成方法具体包括以下步骤：
S1：预处理：将回收的废旧磷酸铁锂电池经过放电、拆解、破碎后，得到电极粉；
S2：硝化反应：将上述电极粉加入到硝酸溶液中进行硝化反应，液固比为4：1，反应后，得到硝酸盐产物；
S3：焙烧：将上述硝酸盐产物进行焙烧处理，得到焙砂；
S4：浸出：将上述焙砂用水浸出，固液比为1：2，过滤，得到富锂溶液；
S5：制备电池级碳酸锂：在50℃的富锂溶液中边搅拌边加入碳酸盐，反应后，过滤洗涤，烘干、过筛、包装得到电池级碳酸锂。
进一步的，步骤S2中硝酸溶液的浓度为5mol/L，硝化反应时间为6h。
再进一步的，步骤S3中焙烧温度为500℃，焙烧时间为5h。
再进一步的，步骤S5中的碳酸盐为碳酸氢铵。
再进一步的，步骤S5中碳酸盐的添加比例依据富锂溶液中锂的物质的量，碳酸盐与锂的物质的量的添加比例为1.5：1。
再进一步的，步骤S5中的反应时间为4h。
实施例3
一种电池级碳酸锂的合成方法，合成方法具体包括以下步骤：
S1：预处理：将回收的废旧磷酸铁锂电池经过放电、拆解、破碎后，得到电极粉；
S2：硝化反应：将上述电极粉加入到硝酸溶液中进行硝化反应，液固比为4：1，反应后，得到硝酸盐产物；
S3：焙烧：将上述硝酸盐产物进行焙烧处理，得到焙砂；
S4：浸出：将上述焙砂用水浸出，固液比为1：2，过滤，得到富锂溶液；
S5：制备电池级碳酸锂：在50℃的富锂溶液中边搅拌边加入碳酸盐，反应后，过滤洗涤，烘干、过筛、包装得到电池级碳酸锂。
进一步的，步骤S2中硝酸溶液的浓度为2mol/L，硝化反应时间为4h。
再进一步的，步骤S3中焙烧温度为400℃，焙烧时间为3h。
再进一步的，步骤S5中的碳酸盐为碳酸钠。
再进一步的，步骤S5中碳酸盐的添加比例依据富锂溶液中锂的物质的量，碳酸盐与锂的物质的量的添加比例为1.2：1。
再进一步的，步骤S5中的反应时间为3h。
实验例
计算实施例3中锂的回收率及获得的碳酸锂的碳酸锂含量，计算方法采用现有技术中的计算方式，不赘述。
实验方法及结果
（1）锂的回收率：通过火焰原子吸收光谱仪测得电极粉中的锂含量为4.08%，测得富锂溶液中锂的含量为20.4g/L，计算得出锂回收率为91.2%。
（2）碳酸锂含量：通过滴定法检测样品中碳酸锂的含量。
称取0.50g样品置于250mL三角瓶中，加入20mL水，10滴甲基红-溴甲酚绿指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定至试液由绿色变为酒红色，煮沸2min，驱除二氧化碳，冷却，继续滴定至溶液酒红色即为终点，共消耗盐酸标准滴定溶液46.2mL，计算得出碳酸锂含量为99.6%。
采用上述方法计算得出实施例1中的锂的回收率为91.1%，碳酸锂含量为99.5%，实施例2中的锂的回收率为91.3%，碳酸锂含量为99.7%。
由此可知，采用本发明合成方法回收的碳酸锂含量高于99.5%，锂回收率高于91%，回收纯度及回收率均高于现有技术。
综上所述，本发明合成方法工序较少，操作便利，免去复杂的提纯步骤，避免使用大量的强酸与强碱，生产成本较低，节能环保，且本发明利用不同硝酸盐的分解温度不同，能够实现锂的选择性回收，采用本方法获得的碳酸锂含量高于99.5%，锂回收率高于91%，与传统湿法工艺相比回收效率更高，效果更好，其获得的碳酸锂含量符合电池级标准，适宜大规模推广，解决了现有技术中回收方法流程多杂质多，净化成本高，工序复杂，且易造锂的损失，获得的碳酸锂含量难以达到电池级标准的问题。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种电池级碳酸锂的合成方法，其特征在于：所述合成方法具体包括以下步骤：
S1：预处理：将回收的废旧磷酸铁锂电池经过放电、拆解、破碎后，得到电极粉；
S2：硝化反应：将上述电极粉加入到硝酸溶液中进行硝化反应，液固比为4：1，反应后，得到硝酸盐产物；
S3：焙烧：将上述硝酸盐产物进行焙烧处理，得到焙砂；
S4：浸出：将上述焙砂用水浸出，固液比为1：2，过滤，得到富锂溶液；
S5：制备电池级碳酸锂：在50℃的富锂溶液中边搅拌边加入碳酸盐，反应后，过滤洗涤，烘干、过筛、包装得到电池级碳酸锂。
2.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的合成方法，其特征在于：所述步骤S2中硝酸溶液的浓度为1～5mol/L，硝化反应时间为3～6h。
3.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的合成方法，其特征在于：所述步骤S3中焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为2～5h。
4.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的合成方法，其特征在于：所述步骤S5中的碳酸盐为碳酸钠或碳酸氢铵中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的合成方法，其特征在于：所述步骤S5中碳酸盐的添加比例依据富锂溶液中锂的物质的量，碳酸盐与锂的物质的量的添加比例为1～1.5：1。
6.根据权利要求1所述的一种电池级碳酸锂的合成方法，其特征在于：所述步骤S5中的反应时间为2～4h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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