CN114085997A - 一种废旧锂离子电池回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧锂离子电池回收方法,主要步骤包括:(1)将包含废旧正极活性材料的待回收原料和浓硫酸按一定质量比均匀混合;(2)将混合好的浆料放置于管式炉中进行焙烧,首先在有氧气氛下温度在280‑400℃焙烧一定时间,然后升温至600‑800℃进行二次焙烧;(3)将焙烧后料在室温下进行水浸。该方法克服了传统回收方法的劣势、简单实用、经济可行实现了废旧锂离子电池的综合利用,适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及物联网应用技术领域,更具体的说是涉及一种废旧锂离子电池回收方法。
背景技术
随着现代化科技的高速发展,社会能源与环境生态污染问题日益突出,各种废弃电池对环境及生态的污染问题已经成了社会关注的焦点。而锂离子电池由于容量高、循环性能稳定、工作平台电压高等特点被广泛应用于动力电池和储能电池,而动力和储能电池对电池材料的需求通常大于常规的小型电池。因此,在未来3-5年内,将有大量的锂离子电池报废,对其进行回收具有很高的社会价值。
然而,目前国内回收废旧锂离子电池的技术路线尚还存在缺陷,处理废旧锂离子电池电极活性材料的主流方式为酸性还原浸出得到含有Li+、Ni2+、Co2+、Mn2+、Al3+和Fe3+等离子的浸出液,沉淀除铁铝然后调节pH值分别得到单一金属的沉淀物或镍钴锰前驱体,最后得到Li2CO3。如中国专利CN 104538695 A公布的“镍钴锰酸锂电池中回收有价金属并制备镍钴锰酸锂的方法”利用酸浸出法回收镍钴锰酸锂废旧电池中的有价金属,先用无机酸浸出电极活性材料得到浸出液,沉淀除铁铝,然后加碱控制不同的pH值得到单一金属对应的沉淀物,最后进行锂的回收,该方法实现了对废旧三元锂离子电池的回收,但存在回收产品纯度不高的问题,且回收过程中锂的回收率低。又如中国专利CN 201810834647.2公布的“一种废旧锂离子电池正极粉料的回收方法”,利用无机酸和双氧水浸出废旧锂离子电池负极材料,然后采用沉淀法净化除杂,最后采用萃取剂萃取分离得到镍盐、钴盐和锰盐,该方法实现了对废旧三元锂离子电池的回收,但采用萃取分离镍钴锰增大会生产成本,无法避免锰钴深度分离所带来的流程长、效率低的问题。
现有常规的正极材料的回收方法,容易造成锂损失,锂回收率不高,此外,Li和其他金属元素的分离选择性不高,容易影响回收的产物的质量。
发明内容
为本发明的目的在于提供一种废旧锂离子电池回收方法,以解决现有技术中存在的技术问题。
现有的废旧锂离子电池的回收方法,主要是将正极片进行剥离,获得正极材料,随后再进行酸浸全浸出,获得包含Li和其他金属M的浸出液,并将该浸出液预先提取M后再提取Li,现有方法的会存在较大的Li损耗,回收率并不高,且M和Li的分离选择性不理想,回收的产物纯度不理想。
为解决该技术问题,本发明尝试提出一种预先水浸提Li随后再提其他金属的反向技术思路,然而,该技术手段的提锂效果有限,无法有效提锂。经过深入研究发现,为了成功实现先提Li的目标,需要妥善解决Li和其他金属的水提选择性以及Li的提取率难题,针对该技术难题,本发明经过进一步研究,提出以下解决方案:
一种废旧锂离子电池回收方法,包括以下步骤:
(1):将包含废旧正极活性材料的待回收原料和浓硫酸按一定摩尔比均匀混合;所述的摩尔比为n(SO4 2-)与2n(Li)的比值,比值范围在1~2之间。
(2):将混合好的浆料放置于管式炉中进行焙烧,首先在有氧气氛下,温度在280-400℃进行一段焙烧一定时间后,升温至600-800℃进行二段焙烧;其中一段焙烧和二段焙烧时间均在30-180min之间。
(3):将焙烧后料在室温下进行水浸,随后进行固液分离,得到水浸液以及水浸渣;从水浸液中回收得到锂产品,从水浸渣中回收正极材料中的其他有价金属元素。
为解决水浸先提锂过程中Li和M金属的选择性差以及提锂率不高的问题,本发明创新地发现,预先将废旧正极活性材料和所述的助剂在所要求的温度下进行焙烧,可以对废旧正极材料的物相进行选择性转换,如此,可以意外地实现水浸过程中Li的选择性浸出,并有效避免其他有机金属元素的同步浸出。
本发明包含以下优选的实施方案:
针对不同种类的废旧正极活性材料,采用本发明的手段,在不受浓硫酸和废旧正极活性材料用量的控制下,均可实现Li和其他金属的焙烧-水提选择性分离,获得富锂的浸出液以及富集有其他金属的浸出渣。
本发明中,所述的废旧正极活性材料为从废旧锂离子电池中分离得到的正极活性材料。
本发明中,作为优选,所述的正极活性材料为LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNixCoyMn1-x-yO2、LiNixCoyAl1-x-yO2中的一种或几种,其中,0<x<1;0<y<1。
本发明中,所述的待回收的原料可以仅仅是废旧电池中分离得到的废旧正极活性材料,或者包含导电剂和正极活性材料的废旧正极材料。此外,本发明所述的待回收的原料,也可以还包含废旧的负极活性材料、导电剂、粘结剂、正极集流体、负极集流体、隔膜中的至少一种的混合料。
考虑的处理的便捷性,本发明所述的待回收的原料,优选为包含正极活性材料、负极活性材料、导电剂、粘结剂、正极集流体、负极集流体、隔膜在内的电芯混合料。
本发明中,考虑到技术方案处理效率,所述的待回收的原料中,所述的正极活性材料的含量优选不低于10%;优选为45-95%;进一步优选为45~85%。
本发明中,可以采用现有方法,对废旧锂离子电池短路、拆解得到所述的电芯成分。所述的电芯成分可以基于现有的破碎方法,获得电芯混合料,将该电芯粉料直接作为本发明所述的待回收的原料,用于其中的有价金属元素(主要是指正极活性成分的元素)的高效回收。
本发明中,所述的浓硫酸用量比例以及焙烧温度的联合控制是实现水浸过程中选择性浸出Li,避免其他有价金属伴随浸出,并改善Li水浸提取率的关键。研究发现,在本发明所要求的用量比例以及温度的协同下,可以意外地实现焙烧料中Li的选择性浸出,改善Li的浸出率,避免其他有价金属的同步伴随浸出损耗和污染提取液。
本发明中,所述的焙烧为氧化焙烧;优选地,焙烧过程在含氧气氛下进行。
作为优选,焙烧过程的温度优选为500~600℃。
作为优选,焙烧的时间优选为30-180min;进一步优选为60~120min。
本发明中,水浸过程的条件没有特别的要求。例如,所述的水浸过程的温度为浸出温度为25-50℃;优选为25~30℃。
水浸过程的浸出剂为水。作为优选,水浸过程中,焙烧料和浸出用水的固液比为20-200g/L;出于处理成本考虑,进一步优选为60~80g/L。
水浸的时间优选为20-60min;进一步优选为20~30min。
本发明中,锂的焙烧水提率可达94%以上,且其他金属元素的水浸出率可以控制在1%以下。
本发明中,所述的水浸液可以直接作为回收Li产品使用。所述的水浸渣也可直接作为回收M金属产品使用。为了进一步提高Li以及M金属的产品质量,可以采用现有提纯手段对水浸液和水浸渣酸浸液进行净化处理。
作为优选,将富锂水浸液进行除杂处理,得到净化富锂液,随后再进行沉锂过程,得到锂产品。
例如,对富锂水浸液进行的除杂过程包括:将富锂水浸液的pH调控至3~5,进行第一段除杂,经固液分离处理,获得第一除杂液,随后再调控pH至6~7,并添加除杂剂,进行第二段除杂,随后进行固液分离,获得第二除杂液,最后将pH调至9-11,后液分离后获得净化富锂液;
所述的除杂剂优选为La、Ce、Y氧化物或碳酸盐中的一种或几种。
本发明中,可以采用现有的方法,对净化富锂液进行沉淀处理,获得锂产品。
本发明中,所述锂盐产品可以为Li2CO3、LiOH、Li3PO4和Li2SO4中的任意一种。
当所述锂盐产品为Li2CO3时,向净化富锂液中加入碱性化合物调节溶液pH至11~12,然后加入饱和碳酸钠溶液沉淀过滤后得到Li2CO3。
当所述锂盐产品为LiOH时,向净化富锂液中加入碱性化合物调节溶液pH至11~12,加入饱和碳酸钠溶液沉淀过滤得到Li2CO3。然后将所得Li2CO3与石灰乳等摩尔比混合调浆,过滤得到滤液蒸发结晶。将所得结晶盐在150℃加热干燥得到LiOH。
当所述锂盐产品为Li3PO4时,调节净化富锂液pH至8~10,然后按过量比1.1~1.5加入磷酸钠沉淀过滤得到Li3PO4。
当所述锂盐产品为Li2SO4时,焙烧料的酸浸出剂采用硫酸,调控pH至8~10进行除杂后,过滤得到滤液后蒸发结晶,获得Li2SO4。
本发明中,对水浸渣进行酸浸处理,得到酸浸液,随后经过除杂净化处理,获得净化液,将净化液进行沉淀处理,获得所述的其他有价金属元素的前驱体,所述的前驱体可以是所述元素的氢氧化物。
本发明中,可采用现有方法对水浸渣进行酸浸处理。作为优选,所述的酸浸过程为一段或者多段逆流酸浸过程。
优选地,酸浸过程的酸液为无机强酸水溶液;优选为盐酸、硝酸、硫酸溶液。
优选地,酸浸过程中的酸液的浓度为0.5~10M。
优选地,酸浸过程的温度为10~100℃。
优选地,所述的酸浸过程为依次进行的第一段逆流酸浸和第二段逆流酸浸过程;其中,第一段逆流酸浸过程的酸液浓度为0.5~1M,温度为30~50℃;水浸渣与酸液的固液比为40~100g/L;第二段逆流酸浸过程为还原酸浸过程,其酸液浓度为1.5~2.5M,温度为80~90℃;水浸渣与酸液的固液比为130~160g/L(渣、酸重量体积比);还原剂的浓度为2~10g/L(还原剂、酸液重量体积比);所述的还原剂为淀粉、葡萄糖、H2O2、硫代硫酸钠、硫酸肼中的至少一种。
本发明中,调控酸浸液的pH为3~5,进行除杂净化处理,固液分离得到净化液,随后再在碱性条件下进行共沉淀,回收得到其他有价金属元素。
本发明中,采用碱性化合物调控所述的pH,所述碱性化合物例如为NaOH、氨水、KOH中的一种或几种。
优选地,对酸浸渣进行回收,得到碳材料。
本发明一种优选的处理方法,包括以下步骤:
步骤(1):将废旧锂离子电池经短路放电、拆解、破碎后得到含有铜屑、铝屑以及活性物质(包括正极活性材料和负极活性材料)的混合粉料(待回收的原料,也称为电芯混合粉料);
步骤(2):将步骤(1)得到的混合粉料和浓硫酸按一定摩尔比均匀混合;所述的摩尔比为n(SO4 2-)与2n(Li)的比值,比值范围在1~2之间;
步骤(3):将步骤(2)的混合料进行二段有氧焙烧:一段焙烧的温度为280~400℃,二段焙烧的温度为600~800℃;
步骤(4):步骤(3)所得焙烧料用去离子水浸出过滤后,得到富锂浸出液和浸出渣(水浸渣);
步骤(5):向步骤(4)得到的富锂浸出液通过浸化除杂获得合格的富锂液,并将富锂液通过化学沉淀法制备锂盐;
步骤(6):步骤(5)所得浸出渣采用二段逆流酸浸工艺浸出后得到富集镍、钴或锰离子的浸出液;将得到的富集镍、钴或锰离子浸出液经过净化除杂后,通过化学沉淀法制备镍、钴或锰氢氧化物前驱体。
本发明方法,可以直接处理电极活性材料,相较于现有的仅适合单一正极活性材料或者负极活性材料的方法,仍可高效回收有价元素,具有更广阔的应用前景。
本发明的有益效果是:
1)本发明创新地发现,预先将所述的正极活性材料和所要求的浓硫酸在所述的温度下进行焙烧,可以选择性地控制正极材料的物相,有助于通过水浸手段,实现Li的选择性分离,改善锂的提取率。
2)本发明方法还可用于处理不同类型的废旧锂离子电池,无需分别进行回收,且工艺简单,工艺重复性好,不同于现有大多仅适用于实验室的方法,本发明方法特别适用于工业放大生产。
3)本发明相较于现有的预提锂技术,处理过程无有害化气体生成,无需保护气氛、反应终点容易控制等。且锂的选择性分离效果好,焙烧过程中所用助剂廉价易得,性质稳定,可大大较低对生产设备的要求以及整个回收过程的生产成本。
4)该方法适于形成闭路流程,不会产生二次污染兼顾环保和经济效益、工艺简单、生产成本低,适合大规模的工业化生产。
5)该方法可与现行锂离子电池正极材料生产线完美兼容。通过浓硫酸有氧焙烧使混合粉料中的锂预先转化为锂盐产品,而其他金属元素例如镍、钴和锰元素转化为氧化物,通过后续酸浸获得含镍、钴和锰等离子的溶液。含镍、钴和锰等离子的溶液通过净化除杂后直接制备镍钴锰前驱体,实现有价元素的短流程高价值回收与再生。
附图说明
图1为实施例1工艺流程示意图。
图2是实施例1焙烧料的XRD图。
图3为实施例1回收Li2CO3产品的XRD图。
具体实施方式
以下为本发明的典型实施例,但应理解本发明不限于这些实施例。
本发明中,除特别声明外,水浸出渣的酸浸过程均为二段逆流酸浸过程,步骤为:第一段浸出条件为:酸度为0.5mol/L,浸出温度40℃,浸出时间30min,固液比70g/L;第二段浸出条件为:酸度为2.0mol/L,浸出温度为85℃,浸出时间120min,固液比150g/L,淀粉加入量7g/L。
实施例1
如图1-2所示,将废旧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元锂离子电池浸泡在5%的亚硫酸溶液中,至放电终止电压为1V,拆解得到电芯,随后进行机械力整体破碎、筛分出粒径小于0.1mm的碎料(电芯混合料)。所得碎料与浓硫酸均匀混合,具体参数如下:浓硫酸与电芯混合料(正极活性材料的重量含量为80%)中正极活性材料中n(SO4 2-):2n(Li)=1:1。接着将混合好的粉末放入管式炉中焙烧,具体参数如下:一段焙烧温度300℃,焙烧时间60min,二段焙烧温度600℃,焙烧时间60min。焙烧完成后,所得样品进行水浸出,具体参数如下:浸出温度25℃,浸出时间20min,浸出固液比为60g/L;获得Li浸出液以及NCM浸出渣(水浸出渣)。
向Li浸出液中添加NaOH,调节水浸出pH值至3除铁、铝和磷,过滤液继续添加NaOH调节pH值至6后加入氧化镧稀土盐除氟,后滤后进一步调节pH至10,过滤得到净化液。所得除杂净化液加饱和碳酸钠溶液调节PH值至12过滤得到Li2CO3,Li2CO3产品的XRD图如图3所示。
水浸出渣进行二段逆流酸浸,所得浸出液通过添加NaOH调节pH值至0.5,加入硫代硫酸钠除铜,过滤后继续调节pH值3.5除铁、铝和磷,过滤后继续添加NaOH调节pH值至6,加入氧化镧稀土盐除氟,得到净化液,进一步调节pH值至11.5制备得到镍钴锰氢氧化物前驱体。
实施例2
和实施例1相比,区别主要在于,调整焙烧的温度,具体为:
采用实施例1的电芯混合料,将废旧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元锂离子电池浸泡在5%的亚硫酸溶液中,至放电终止电压为1V,拆解得到电芯,随后进行机械力整体破碎、筛分出粒径小于0.1mm的碎料(电芯混合料)。所得碎料与浓硫酸均匀混合,具体参数如下:浓硫酸与电芯混合料(正极活性材料的重量含量为80%)中正极活性材料中n(SO4 2-):2n(Li)=1:1。接着将混合好的粉末放入管式炉中焙烧,具体参数如下:一段焙烧温度400℃,焙烧时间60min,二段焙烧温度700℃,焙烧时间60min。焙烧完成后,所得样品进行水浸出,具体参数如下:浸出温度25℃,浸出时间20min,浸出固液比为60g/L;获得Li浸出液以及NCM浸出渣(水浸出渣)。
向Li浸出液中添加NaOH,调节水浸出pH值至3除铁、铝和磷,过滤液继续添加NaOH调节pH值至6后加入氧化镧稀土盐除氟,后滤后进一步调节pH至10,过滤得到净化液。所得除杂净化液加饱和碳酸钠溶液调节PH值至12过滤得到Li2CO3。
水浸出渣进行二段逆流酸浸,所得浸出液通过添加NaOH调节pH值至0.5,加入硫代硫酸钠除铜,过滤后继续调节pH值3.5除铁、铝和磷,过滤后继续添加NaOH调节pH值至6,加入氧化镧稀土盐除氟,得到净化液,进一步调节pH值至11.5制备得到镍钴锰氢氧化物前驱体。
实施例3
和实施例1相比,区别主要在于,对废旧钴酸锂进行回收处理,具体为:
将废旧LiCoO2锂离子电池浸泡在5%的亚硫酸溶液中,至放电终止电压为1V,拆解得到电芯,随后进行机械力整体破碎筛分出粒径小于0.1mm的碎料。所得碎料与硫酸氢钠均匀混合,具所得碎料与浓硫酸均匀混合,具体参数如下:浓硫酸与电芯混合料(正极活性材料的重量含量为80%)中正极活性材料中n(SO4 2-):2n(Li)=1:1。接着将混合好的粉末放入管式炉中焙烧,具体参数如下:一段焙烧温度300℃,焙烧时间60min,二段焙烧温度600℃,焙烧时间60min。焙烧完成后,所得样品进行水浸出,具体参数如下:浸出温度25℃,浸出时间20min,浸出固液比为60g/L;获得Li浸出液以及NCM浸出渣(水浸出渣)。
向Li浸出液中添加NaOH,调节水浸出pH值至3除铁、铝和磷,过滤液继续添加NaOH调节pH值至6后加入氧化镧稀土盐除氟,后滤后进一步调节pH至10,过滤得到净化液。向所得除杂净化液中按过量比1.2加入磷酸钠沉淀过滤得到Li3PO4。
水浸出渣进行二段逆流酸浸,所得浸出液通过添加NaOH调节pH值至0.5,加入硫代硫酸钠除铜,过滤后继续调节pH值3.5除铁、铝和磷,过滤后继续添加NaOH调节pH值至6,加入氧化镧稀土盐除氟,得到净化液,进一步调节pH值至11.5制备得到Co(OH)2。
三组平行实验结果水浸的锂的回收率超过95%,且水浸液中回收得到的磷酸锂纯度超过99%。另外,水提的浸出渣中的钴的综合回收均超过95%,所得Co(OH)2纯度超过99%。
对比例1
和实施例1相比,区别主要在于:浓硫酸用量在本发明要求的范围内,具体为:n(SO4 2-):2n(Li)=0.5:1,其他条件同实施例1:
采用实施例1的电芯混合料,按电芯混合料中的正极活性材料为基准,将其与浓硫酸按摩尔比n(SO4 2-):2n(Li)=0.5:1均匀混合。接着将混合好的粉末放入管式炉中焙烧,具体参数如下:一段焙烧温度300℃,焙烧时间60min,二段焙烧温度600℃,焙烧时间60min。焙烧完成后,所得样品进行水浸出,具体参数如下:浸出温度25℃,浸出时间20min,浸出固液比为60g/L;获得Li浸出液以及镍钴锰(NCM)浸出渣(水浸出渣)。
水提过程中,锂的浸出率为68%,镍钴锰的浸出率在1%以下。
对比例2
和实施例1相比,区别主要在于:焙烧温度未控制在本发明要求的范围内:一段焙烧温度为200℃,二段焙烧温度在500℃。
采用实施例1的电芯混合料,按电芯混合料中的正极活性材料为基准,将其与浓硫酸按摩尔比n(SO4 2-):2n(Li)=1:1均匀混合。接着将混合好的粉末放入管式炉中焙烧,具体参数如下:一段焙烧温度200℃,焙烧时间60min,二段焙烧温度500℃,焙烧时间60min。焙烧完成后,所得样品进行水浸出,具体参数如下:浸出温度25℃,浸出时间20min,浸出固液比为60g/L;获得Li浸出液以及镍钴锰(NCM)浸出渣(水浸出渣)。
锂的浸出率为96%,镍钴的浸出率均在10%以上,锰的浸出率超过25%。
对比例3
和实施例1相比,区别仅在于,焙烧时间未控制在本发明要求的范围内:一段焙烧时间为10min,二段焙烧时间为20min。具体为:
采用实施例1的电芯混合料,按电芯混合料中的正极活性材料为基准,将其与浓硫酸按摩尔比n(SO4 2-):2n(Li)=1:1均匀混合。接着将混合好的粉末放入管式炉中焙烧,具体参数如下:一段焙烧温度300℃,焙烧时间10min,二段焙烧温度600℃,焙烧时间20min。焙烧完成后,所得样品进行水浸出,具体参数如下:浸出温度25℃,浸出时间20min,浸出固液比为60g/L;获得Li浸出液以及镍钴锰(NCM)浸出渣(水浸出渣)。
锂的浸出率为68%,镍钴锰的浸出率均在20%以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种废旧锂离子电池回收方法,其特征在于,包括以下步骤:
将包含废旧正极活性材料的待回收原料和浓硫酸按一定摩尔比均匀混合;所述的摩尔比为n(SO4 2-)与2n(Li)的比值,比值范围在1~2之间;
将混合好的浆料放置于管式炉中进行焙烧,在有氧气氛下,温度在200-400℃进行一段焙烧一定时间后,升温至500-800℃进行二段焙烧;其中一段焙烧和二段焙烧时间均在30-180min之间;
将焙烧料在室温下进行水浸,随后进行固液分离,得到水浸液以及水浸渣;从水浸液中回收得到锂产品,从水浸渣中回收正极材料中的其他有价金属元素。
2.如权利要求1所述的废旧锂离子电池回收方法,其特征在于,所述的废旧正极活性材料为从废旧锂离子电池和/或生产过程中产生的边角废料中分离得到的正极活性材料;正极活性材料为LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNixCoyMn1-x-yO2、LiNixCoyAl1-x-yO2中的一种或几种;
其中,0<x<1;0<y<1。
3.如权利要求1所述的废旧锂离子电池回收方法,其特征在于,所述待回收原料中,还包含废旧的负极活性材料、导电剂、粘结剂、正极集流体、负极集流体、隔膜中的至少一种。
4.如权利要求1所述的废旧锂离子电池回收方法,其特征在于,所述的焙烧为氧化焙烧;一段焙烧过程的温度为250~300℃,二段焙烧过程温度为600-700℃;焙烧的时间优选为30-120min。
5.如权利要求1~4任一项所述的废旧锂离子电池回收方法,其特征在于,水浸过程的温度为室温-50℃;水浸过程中,焙烧料和浸出用水的固液比为20-200g/L;水浸的时间优选为20-60min。
6.如权利要求5所述的废旧锂离子电池回收方法,其特征在于,将水浸液进行除杂处理,得到净化液,随后再进行沉锂过程,得到锂产品;
其中,对富锂水浸液进行的除杂过程包括:将富锂水浸液的pH调控至3~5,进行第一段除杂,经固液分离处理,获得第一除杂液,随后再调控pH至6~7,并添加除杂剂,进行第二段除杂,随后进行固液分离,获得第二除杂液,最后将pH调至9-11,固液分离后获得净化富锂液;
所述的除杂剂优选为La、Ce、Y氧化物或碳酸盐中的一种或几种。
7.如权利要求6所述的废旧锂离子电池回收方法,其特征在于,对水浸渣进行酸浸处理,得到酸浸渣和酸浸液,对酸浸液进行除杂净化,获得净化液,将净化液进行沉淀处理,获得所述的其他有价金属元素的前驱体。
8.如权利要求7所述的废旧锂离子电池回收方法,其特征在于,所述的酸浸过程为一段或者多段逆流酸浸过程;
其中,酸浸过程的酸液为无机强酸水溶液;酸浸过程中的酸液的浓度为0.5~10mol/L;酸浸过程的温度为10~100℃;所述的酸浸过程为依次进行的第一段逆流酸浸和第二段逆流酸浸过程;其中,第一段逆流酸浸过程的酸液浓度为0.5~1mol/L,温度为30~50℃;水浸渣与酸液的固液比为40~100g/L;第二段逆流酸浸过程为还原酸浸过程,其酸液浓度为1.5~2.5mol/L,温度为80~90℃;水浸渣与酸液的固液比为130~160g/L;还原剂的浓度为2~10g/L。
9.如权利要求8所述的废旧锂离子电池回收方法,其特征在于,
调控酸浸液的pH为0.1~1,加入硫代硫酸钠进行净化处理,固液分离得到第一净化液;随后调节第一净化液的pH在3~5之间,固液分离得到第二净化液;最后调节pH在6~7之间,加入除杂剂,固液分离得到其它金属离子富集液;然后调剂pH在10-12之间,回收得到其他有价金属元素产品;
所述的除杂剂优选为La、Ce、Y氧化物或碳酸盐中的一种或几种。
10.如权利要求8所述的废旧锂离子电池回收方法,其特征在于,对酸浸渣进行回收,得到碳材料,其中,所述逆流酸浸是将第二段逆流酸浸的浸出后液返回作为第一流逆流酸浸的浸出前液,第一段逆流酸浸的浸出渣用于第二段逆流酸浸的浸出原料。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115287458A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-04 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种回收含锂动力电池废料中有价金属的方法 |
CN115505727A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-23 | 金川镍钴研究设计院有限责任公司 | 一种处理废旧镍钴锰三元锂电池氧化物的工艺方法 |
CN117144143A (zh) * | 2023-09-08 | 2023-12-01 | 金驰能源材料有限公司 | 从废旧锂离子电池正极材料中提取锂的方法 |
CN117467857A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 河南中鑫新材料有限公司 | 一种从废旧电池黑粉焙烧浸出提锂的工艺 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106848470A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-13 | 中南大学 | 一种从废旧镍钴锰三元锂离子电池中回收、制备三元正极材料的方法 |
CN110835117A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-02-25 | 赣州有色冶金研究所 | 一种从废旧三元正极材料中选择性提锂的方法 |
CN111118294A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-05-08 | 北京矿冶科技集团有限公司 | 一种从废旧锂离子电池材料中分步回收有价金属的方法 |
CN112375913A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-19 | 中南大学 | 一种废旧锂离子电池回收方法 |
-
2021
- 2021-11-12 CN CN202111339033.5A patent/CN114085997A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106848470A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-13 | 中南大学 | 一种从废旧镍钴锰三元锂离子电池中回收、制备三元正极材料的方法 |
CN110835117A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-02-25 | 赣州有色冶金研究所 | 一种从废旧三元正极材料中选择性提锂的方法 |
CN111118294A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-05-08 | 北京矿冶科技集团有限公司 | 一种从废旧锂离子电池材料中分步回收有价金属的方法 |
CN112375913A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-19 | 中南大学 | 一种废旧锂离子电池回收方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115287458A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-04 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种回收含锂动力电池废料中有价金属的方法 |
CN115505727A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-23 | 金川镍钴研究设计院有限责任公司 | 一种处理废旧镍钴锰三元锂电池氧化物的工艺方法 |
CN117144143A (zh) * | 2023-09-08 | 2023-12-01 | 金驰能源材料有限公司 | 从废旧锂离子电池正极材料中提取锂的方法 |
CN117467857A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 河南中鑫新材料有限公司 | 一种从废旧电池黑粉焙烧浸出提锂的工艺 |
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