CN115584394A - 一种从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法，属于废旧锂离子电池回收领域。本发明所述方法将氯胆碱和抗坏血酸溶于去离子水中，置于水浴锅中，用磁力搅拌器搅拌，直至形成无色透明的液体得到深共晶溶剂，深共晶溶剂中氯化胆碱的浓度为26~352g/L，抗坏血酸的浓度为37~395g/L；称取废旧NCM三元锂离子电池正极材料加入配制好的深共晶溶剂中，置于水浴锅中，并在磁力搅拌器上搅拌，直至形成透明液体；本发明用深共晶溶剂浸出锂、镍、钴、锰，其中锂、镍、钴、锰的浸出率高达99％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法，属于废旧锂离子电池的回收再利用。
背景技术
锂离子电池作为最通用的和最具吸引力的能量储存系统之一，已被广泛的应用于通信、电动汽车和只能电网等领域。随着锂离子电池在纯电动汽车、混合电动汽车和插入式电动汽车中的应用，其需求量在与日俱增。动力电池在退役后将产生大量的废旧锂离子电池，锂离子电池中含有锂、镍、钴、锰等金属和有机溶剂，处理不当会对环境造成污染，绿色、短程、高效回收其中丰富的锂、镍、钴等有价金属资源，不仅可以避免其对环境和人体健康的潜在威胁，而且能够为锂离子电池的生产提供原料、减少对一次性矿石原料的依赖、促进电池行业的可持续性发展。
基于我国的资源和环境现状，进行退役锂离子电池的回收和再利用研究具有紧迫性和必要性，是符合我国可持续战略发展的重要研究课题。目前国内外动力锂离子电池的回收技术难点和痛点集中在短程高效且绿色环保的锂离子回收技术上。本发明旨在提高锂、镍、钴、锰浸出率的同时重注环保，产生的废液易于处理且不污染环境。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的目的在于提供一种从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法，针对废旧锂离子电池的回收再利用；该工艺以废NCM三元锂离子电池为原料，以氯化胆碱和抗坏血酸合成深共晶溶剂，然后用来浸出锂、镍、钴、锰，具体包括以下步骤：
（1）将氯胆碱和抗坏血酸溶于去离子水中，置于水浴锅中，用磁力搅拌器搅拌，直至形成无色透明的液体得到深共晶溶剂，深共晶溶剂中氯化胆碱的浓度为26~704g/L，抗坏血酸的浓度为37~790g/L。
（2）称取废旧NCM三元锂离子电池正极材料加入配制好的深共晶溶剂中，置于水浴锅中，并在磁力搅拌器上搅拌，直至形成透明液体。
优选的，在步骤（1）中，水浴温度为25℃~80℃，磁力搅拌器转速为200~600r/min。
优选的，在步骤（2）中，水浴温度为25℃~80℃，磁力搅拌器转速为200~600r/min，浸出时间5min~60min。
优选的，在步骤（2）中，废旧NCM三元锂离子电池正极材料与共晶溶剂的固液比为1g/10 ml ~1g/60ml。
上述的从废旧锂离子电池中水浸出锂、镍、钴、锰的方法，其中步骤（2）的浸出原理是废锂离子电池正极材料中的高价金属先被还原成低价金属，然后阴离子形成金属氯络合物，从而将固体金属物溶解浸出；
上述的用深共晶溶剂浸出锂、镍、钴、锰的方法，根据公式
（式中Ci(g/L)代表浸出液中金属离子“i”的浓度, V 代表浸出液的体积，Mi (g)和Wi分别代表原料质量和原料中金属i的质量百分比）计算得出锂、镍、钴、锰的浸出率在99%以上。
本发明的有益效果：
（1）本发明提出从废旧锂离子电池中浸出锂、镍、钴、锰的方法，避免了传统的浸出中无机酸和还原剂的使用，采用可降解的氯化胆碱和抗坏血酸，注重了对环境的保护；同时浸出过程中所需要的温度较低，节约能耗，且浸出速度快，节约时间。
（2）本发明从废旧锂离子电池中提取有价金属具有较为广阔的研究前景，不仅改善了湿法冶金技术和火法冶金技术回收锂有价金属的不足，同时避免使用强酸试剂，保护了环境，提高了废旧锂离子电池的利用价值，避免了废旧锂离子电池对环境造成的污染，变废为宝。
具体实施方式
为了使本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明；应当理解此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，不用于限定本发明。
实施例1
（1）深共晶溶剂的配制：称取26g的氯化胆碱和37g的抗坏血酸，加入0.1L去离子水，在水浴温度40℃的水浴条件下，搅拌速度200r/min，搅拌时间20min的条件下形成无色透明的溶液。
（2）NCM三元锂离子电池正极材料的浸出：称取3g的废旧锂离子正极材料加入0.1L配制好的深共晶溶剂中，在水浴温度40℃，搅拌速度500r/min的条件下进行搅拌浸出。
定量分析：将步骤2中得到的浸出液用电感耦合等离子发射光谱仪测定锂的含量，最后计算锂、镍、钴、锰的浸出率达99.57%。
实施例2
（1）深共晶溶剂的配制：称取500g的氯化胆碱和600g的抗坏血酸，加入1L去离子水，在水浴条件下搅拌形成无色透明的溶液。
（2）NCM三元锂离子电池正极材料的浸出：称取12.5g的废旧锂离子正极材料加入1L配制好的深共晶溶剂中，在水浴温度50℃，搅拌速度200r/min的条件下进行搅拌浸出。
定量分析：将步骤2中得到的浸出液用电感耦合等离子发射光谱仪测定锂、镍、钴、锰的含量，最后计算锂、镍、钴、锰的浸出率达99.9%。
实施例3
（1）深共晶溶剂的配制：称取790g的氯化胆碱和704g的抗坏血酸，加入1L去离子水，在水浴条件下搅拌形成无色透明的溶液。
（2）NCM三元锂离子电池正极材料的浸出：称取25g的废旧锂离子正极材料加入1L配制好的深共晶溶剂中，在水浴温度80℃，搅拌速度600r/min的条件下进行搅拌浸出。
定量分析：将步骤2中得到的浸出液用电感耦合等离子发射光谱仪测定锂、镍、钴、锰的含量，最后计算锂、镍、钴、锰的浸出率达99.1%。
Claims (4)
1.一种从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将氯胆碱和抗坏血酸溶于去离子水中，置于水浴锅中，用磁力搅拌器搅拌，直至形成无色透明的液体得到深共晶溶剂，深共晶溶剂中氯化胆碱的浓度为26~704g/L，抗坏血酸的浓度为37~790g/L；
（2）称取废旧NCM三元锂离子电池正极材料加入配制好的深共晶溶剂中，置于水浴锅中，并在磁力搅拌器上搅拌，直至形成透明液体。
2.根据权利要求1所述从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法，其特征在于：在步骤（1）中，水浴温度为25℃~80℃，磁力搅拌器转速为200~600r/min。
3.根据权利要求1所述从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法，其特征在于：步骤（2）中，水浴温度为25℃~80℃，磁力搅拌器转速为200~600r/min，浸出时间5min~60min。
4.根据权利要求1所述从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法，其特征在于：步骤（2）中，废旧锂离子电池正极材料与共晶溶剂的固液比为1g/10 ml ~1g/60ml。
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