CN115584394A - 一种从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法 - Google Patents
一种从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115584394A CN115584394A CN202211264859.4A CN202211264859A CN115584394A CN 115584394 A CN115584394 A CN 115584394A CN 202211264859 A CN202211264859 A CN 202211264859A CN 115584394 A CN115584394 A CN 115584394A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium ion
- waste
- leaching
- manganese
- nickel
- 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.)
- Pending
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002386 leaching Methods 0.000 title claims abstract description 32
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 title claims abstract description 21
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011572 manganese Substances 0.000 title claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000001763 2-hydroxyethyl(trimethyl)azanium Substances 0.000 claims abstract description 11
- 235000019743 Choline chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims abstract description 11
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229960003178 choline chloride Drugs 0.000 claims abstract description 11
- SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M choline chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCO SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 11
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 4
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000012445 acidic reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical class Cl* 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/006—Wet processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
- C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
- C22B23/0407—Leaching processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/10—Obtaining alkali metals
- C22B26/12—Obtaining lithium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
- C22B3/16—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in organic solutions
- C22B3/1608—Leaching with acyclic or carbocyclic agents
- C22B3/1658—Leaching with acyclic or carbocyclic agents of different types in admixture, e.g. with organic acids added to oximes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B47/00—Obtaining manganese
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211264859.4A CN115584394A (zh) | 2022-10-17 | 2022-10-17 | 一种从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211264859.4A CN115584394A (zh) | 2022-10-17 | 2022-10-17 | 一种从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115584394A true CN115584394A (zh) | 2023-01-10 |
Family
ID=84780781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211264859.4A Pending CN115584394A (zh) | 2022-10-17 | 2022-10-17 | 一种从废旧锂离子电池中浸出锂镍钴锰的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115584394A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112195342A (zh) * | 2020-09-09 | 2021-01-08 | 江苏大学 | 一种酸性低共熔溶剂低温下浸出废旧锂电池中有价金属的方法 |
| US20210254100A1 (en) * | 2018-08-14 | 2021-08-19 | WuXi Biologics Ireland Limited | Transcriptional regulatory element and its use in enhancing the expression of heterologous protein |
| CN113930618A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-14 | 昆明理工大学 | 一种使用深共晶溶剂从废旧锂电池中浸出镍钴锰的方法 |
-
2022
- 2022-10-17 CN CN202211264859.4A patent/CN115584394A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210254100A1 (en) * | 2018-08-14 | 2021-08-19 | WuXi Biologics Ireland Limited | Transcriptional regulatory element and its use in enhancing the expression of heterologous protein |
| CN112195342A (zh) * | 2020-09-09 | 2021-01-08 | 江苏大学 | 一种酸性低共熔溶剂低温下浸出废旧锂电池中有价金属的方法 |
| CN113930618A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-14 | 昆明理工大学 | 一种使用深共晶溶剂从废旧锂电池中浸出镍钴锰的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YUNHUI HUA、YONGQI SUN等: "Ionization potential-based design of deep eutectic solvent for recycling of spent lithium ion batteries", CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, vol. 436, 27 October 2021 (2021-10-27), pages 1 - 10 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105024106B (zh) | 一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法 | |
| CN102517448B (zh) | 一种废旧锂离子电池中金属离子的回收再生方法 | |
| CN109935922A (zh) | 一种从废旧锂离子电池材料中回收有价金属的方法 | |
| CN108069447B (zh) | 利用锂离子电池正极活性废料制备电池级氢氧化锂的方法 | |
| CN108504868B (zh) | 一种回收废旧锂离子电池中金属锂的方法 | |
| CN109694957B (zh) | 一种利用离子液体萃取锂离子电池浸出液金属离子的方法 | |
| CN113930618A (zh) | 一种使用深共晶溶剂从废旧锂电池中浸出镍钴锰的方法 | |
| CN104112882A (zh) | 一种锂离子电池正极材料电化学提取锂的方法 | |
| CN106601385A (zh) | 报废动力电池正极材料的循环利用方法 | |
| CN114875243B (zh) | 低共熔溶剂、其制备方法、锂电池正极材料的浸出方法 | |
| CN110620277A (zh) | 一种从废弃锂离子电池正极材料中分离回收有价金属的方法 | |
| CN106521162A (zh) | 从酸性含砷、铁、硫生物氧化液中回收有价元素的方法 | |
| CN113912033A (zh) | 一种前置提锂的废旧磷酸铁锂电池正负极混粉的回收方法 | |
| CN108285980B (zh) | 无机酸浸出-生物淋滤协同回收锂离子电池中金属的方法 | |
| CN103276406B (zh) | 一种电化学回收锂的方法 | |
| Wang et al. | Recovery of valuable metals from spent ternary Li-ion batteries: Dissolution with amidosulfonic acid and D-glucose | |
| CN110029226B (zh) | 一种从废旧三元锂离子正极材料中回收有价金属方法 | |
| JP2024526532A (ja) | 疎水性深共晶溶媒を用いて廃電池からリチウムと遷移金属を選択的に分離する協同抽出法 | |
| CN114293029A (zh) | 一种从废旧锂离子电池中选择性提锂的方法 | |
| CN111088428A (zh) | 一种回收废旧钴酸锂电池有价金属的浸出体系和浸出方法 | |
| CN111004918B (zh) | 利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法 | |
| CN112626344A (zh) | 利用聚乙二醇二羧酸回收锂电池正极材料中的Li和Co的方法 | |
| CN102703705A (zh) | 一种高效强化浸出废弃锂离子电池中金属的方法 | |
| CN103343230B (zh) | 废弃锂离子电池中有价金属浸出工艺及其装置 | |
| CN110616329B (zh) | 一种含锡废料中锡的回收方法 |
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 |