TWI767284B - 廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種廢車用鋰鐵電池正負極混合物，係提供友善環境的綠色回收方式，其包含有：一前處理步驟，係先對廢車用鋰鐵電池正負極混合物進行焙燒、研磨及篩分處理；一第一浸漬步驟，係調配第一浸漬液並對前步驟的粉末進行浸漬，並經過濾後得一含銅濾渣及一含鋰、鋁、鐵、銅浸漬液；一置換步驟，係以一第一置換劑加入前述含鋰、鋁、鐵、銅浸漬液而得一置換銅及一含鋰、鋁、鐵濾液；一沉澱步驟，係以一沉澱劑調節前述含鋰、鋁、鐵濾液而得一鋁、鐵沉澱物及一含鋰濾液；及一晶析步驟，係對該含鋰濾液加熱並維持一段時間後得一鋰晶析產品。

Description

廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法

本發明涉及廢電池回收技術領域，尤指廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收之範疇。

按，通常鋰鐵電池為常見電動車輛所使用之電池，另亦優於當今車輛普遍使用的鉛酸電池，預計未來鋰鐵電池將廣泛運用於汽車，例如：電動車輛、電動機車、油電混合車的電池。因鋰鐵電池中之正負極材料中主要含有鋰(Li)、鋁(Al)、鐵(Fe)、銅(Cu)等資源，故廢鋰鐵電池之正負極混合物材料具有回收經濟效益。因此，發展回收「鋰鐵電池」技術將更形迫切性及重要性。

根據國內專利第I286850號「廢鋰電池資源再生方法」的主要內容是提供一種廢鋰電池資源再生方法，其做法：先使用電裝置放盡廢鋰電池中殘餘電量，並將放電後之廢鋰電池進行切割，再將含鋰、鈷金屬正極使用鹽酸浸漬兩小時，而後使用氫氧化鈉將浸漬液的pH值調整至8，此時可藉由過濾加以分離含鈷、鋁、鎳之膠凝物，最後再加入碳酸鈉飽合溶液於浸漬液後，即可得到碳酸鋰粉末。另將過濾後所得含鈷、鋁、鎳之膠凝物以硫酸酸洗，再加入氨水調整pH值至8後過濾去除含鋁離子之膠凝物，最後再將過濾後使用硫酸將pH值調整至4.3後予以電解回收，利用恆溫水浴使電解液溫度保持在55℃，通以固定電流後，則鈷及鎳金屬將沉積在陰極不鏽鋼片上，經乾燥後可回收取得鈷及鎳金屬，以達到廢棄物資源再生之目的。

根據專利第I163532號「使用硫酸從廢鋰離子電池回收金屬之方法」主要是一種從廢鋰離子電池中回收金屬的方法，先將鋰離子電池中置入高溫爐中焙燒分解除去有機電解質後粉碎加予篩分，篩上的物質可藉由磁選及渦電流分選將磁性與非磁性的物質分離；篩下的物質則以硫酸進行溶蝕，過濾溶蝕所得的溶液再藉由酸鹼值的調整將其中的鐵、鋁離子沉澱分離，在藉由電解法析出銅、鈷金屬，最後添加碳酸根使鋰離子形成碳酸鋰沉澱並回收。

根據專利第I118470號「一種混合廢電池的回收處理方法」主要內容是一種高溫回收處理混合廢鋰電池的方法，其處理方式式將廢鋰電池置入窯中，並控制窯內溫度使瓦斯的碳氫化合物無法完全燃燒，而產生一氧化碳(一氧化碳為還原性氣體)，廢鋰電池中的金屬與一氧化碳充分接觸並進行還原反應，再藉由高溫環境(1100~1200℃)將沸點低於(1100℃)之金屬氣化分離，而沸點較高的金屬及可被排出收集，再藉由串連分段式的冷凝系統，讓各自在不同的溫度下被排出收集。

根據專利第M341943號「廢電池處理及再利用裝置」主要為包含有廢電池進料分類貯存裝置、溼式冶金處理工廠及乾式電漿處理工廠。分別以溼式冶金處理廢鋰電池和廢鎳氫電池，並以乾式冶金熱電漿熔融處理程序取代感應高溫爐處理鹼錳、碳鋅、鋅空氣及鎳鎘等廢乾電池。因此本創作為一種結合機械、化學、冶金物理及環保等技術之裝置，可應用於環境保護工業、廢棄物排放及零廢棄物資源回收之再利用等方面。

前述幾種車用鋰鐵電池的回收方法的文獻資料中，其回收步驟繁瑣，且具高污染性，對環境不友善，又耗費電力，無法符合現代綠色環保之趨勢，實有需要對當前現有車用鋰鐵電池的回收方式來進行改良改善。

緣此，本發明人乃窮極心思發明了一種廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法，故本發明之主要目的在於：提供一種符合現代綠色環保趨勢的一種廢車用鋰鐵電池正負極混合物的簡易回收方法。

為達上述目的，本發明運用了如下技術手段：關於本發明廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法，係包含有：一前處理步驟，係先對車用廢鋰鐵電池正負極混合物進行焙燒、研磨及篩分處理，而得至少低於100網目的一粉末；一第一浸漬步驟，係調配第一浸漬液並對該前處理步驟後的粉末進行浸漬，經過濾後得一含銅濾渣及一含鋰、鋁、鐵、銅浸漬液；一置換步驟，係以一第一置換劑加入前述步驟所產出含鋰、鋁、鐵、銅浸漬液，而得一置換銅及一含鋰、鋁、鐵濾液；一沉澱步驟，係以一沉澱劑調節前述步驟所產出含鋰、鋁、鐵濾液為pH6~pH8，而得一鋁、鐵沉澱物及一含鋰濾液；及一晶析步驟，係對該含鋰濾液加熱至68℃~72℃之間，並維持至少3hr，而得一鋰晶析產品。

所述廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法，另包含一第二浸漬步驟，其中該第二浸漬步驟係調配第二浸漬液並對該含銅濾渣進行浸漬並過濾，而得一含銅濾液及一濾渣，另加入一第二置換劑並靜置至少45min，以置換出銅。

所述該第二浸漬步驟的第二浸漬液設為1N~3N硫酸，且其操作條件參數設為加入過氧化氫當氧化劑，操作溫度設為68℃~72℃之間，並維持至少3hr，所使用固液比為1g/50ml，而該過氧化氫使用1/7倍第二浸漬液的劑量。

所述該第一浸漬步驟的第一浸漬液設為1N~3N硫酸，且其操作條件參數設為操作溫度設為68℃~72℃之間，並維持至少3hr，所使用固液比為1g/50ml。

所述該第一置換劑、第二置換劑均設為鋅片。

所述該沉澱步驟的沉澱劑係設為氨水。

本發明方法可達成如下功效：

1.近年來我國車用電池、消費性電子蓬勃發展，金屬「鋰、鋁、鐵、銅」需求量大增，由於我國缺乏天然金屬資源礦產，必須仰賴國外進口，故本發明廢車用鋰鐵電池正負極混合物回收方法極具價值，其所回收鋰、鋁、鐵、銅等金屬產品，可以供應國內外市場使用。

2.本發明方法可簡化其回收步驟流程，同時各步驟流程的操作條件參數簡單，可降低其回收成本，而且免用腐蝕性強的王水來回收「鋰、鋁、鐵、銅」等金屬資源；換言之，不需要用使用高危險的化學物質來處理，故本發明方法屬於低汙染性且友善環境的綠色回收技術，符合綠能環保之現代化趨勢。

A:廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法

a:步驟

b:步驟

c:步驟

d:步驟

e:步驟

f:步驟

圖1：係為本發明廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法之步驟流程圖。

圖2：係為本發明廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法之具體的、較佳操作條件參數的流程示意圖。

圖3：係為本發明「置換銅」之外觀圖。

圖4：係為本發明「鋰晶析產品」之外觀圖。

首先，請參閱圖1及圖2所示，本發明係關於一種廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法A，其係包含有：一前處理步驟a、一第一浸漬步驟b、一置換步驟c、一沉澱步驟d、一晶析步驟e或/及一第二浸漬步驟f等。

所述該前處理步驟a，係先對車用廢鋰鐵電池正負極混合物進行800℃焙燒至少3hr，並經過研磨及篩分處理，而得至少低於100網目的一粉末。

所述該第一浸漬步驟b，係調配第一浸漬液並對該前處理步驟後的粉末進行浸漬，經過濾後得一含銅濾渣及一含鋰、鋁、鐵、銅浸漬液；其中該第二浸漬步驟的操作條件參數如下：該第一浸漬步驟的第一浸漬液設為1N~3N硫酸，且其操作條件參數設為操作溫度設為68℃~72℃之間，並維持至少3hr，所使用固液比為1g/50ml。

所述該置換步驟c，係以一第一置換劑加入前述步驟所產出含鋰、鋁、鐵、銅浸漬液，而得一置換銅(如圖3所示)及一含鋰、鋁、鐵濾液；其中該第一置換劑設為鋅片。

所述該沉澱步驟d，係以一沉澱劑調節前述步驟所產出含鋰、鋁、鐵濾液為pH6~pH8，而得一鋁、鐵沉澱物及一含鋰濾液；其中該沉澱劑係設為氨水。

所述該晶析步驟e，係對該含鋰濾液加熱至68℃~72℃之間，並維持至少3hr，而得一鋰晶析產品；或/及所述該第二浸漬步驟f，其中該第二浸漬步驟係調配第二浸漬液並對該含銅濾渣進行浸漬並過濾，而得一含銅濾液及一濾渣，另加入一第二置換 劑並靜置至少45min，以置換出銅；其中該第二浸漬步驟的操作條件參數如下：第二浸漬液設為1N~3N硫酸，且其操作條件參數設為加入過氧化氫當氧化劑，操作溫度設為68℃~72℃之間，並維持至少3hr，所使用固液比為1g/50ml，而該過氧化氫使用0.4倍第二浸漬液的劑量；特別一提，該第二置換劑設為鋅片。

本發明廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法A的整體技術手段係將廢車用鋰鐵電池中正負極混合物經焙燒後研磨至100mesh以下，且以最佳浸漬條件為：1N硫酸、1g/50ml、70℃及3小時，進行鋰、鋁、鐵、銅金屬之浸漬溶蝕，此操作條件下，鋰、鋁、鐵金屬浸漬回收率皆達至100%，而銅金屬之浸漬回收率為76.37%，即可獲得最佳含鋰、鋁、鐵、銅浸漬液。

另再將最佳含鋰、鋁、鐵、銅浸漬液利用鋅片置換45分鐘(min)，其鋰、鋁、鐵、銅金屬置換回收率分別為7.77%、0%、1.08%、75.34%，在將置換後的液體使用氨水將其pH值最佳調整至7時，其鋰、鋁、鐵、銅金屬沉澱回收率分別為0%、98.11%、74.89%、0.13%，而約92.23%鋰金屬留存於濾液體中，此含鋰濾液經70℃、5小時進行晶析純化，即可獲得硫酸鋰晶析產品(如圖4所示)。

另經最佳浸漬過濾後所得之含銅濾渣，在1N硫酸添加20ml過氧化氫、1g/50ml、70℃及3小時之最佳浸漬條件下，其銅浸漬回收率可達89.43%，此最佳銅浸漬液再以鋅片置換45分鐘(min)後，其銅金屬置換回收率為89.45%，以得到含銅置換產品。

本發明廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法A的達成功效：可簡化其回收步驟流程，同時各步驟流程的操作條件參數簡單，可降低其回收成本，而且免用腐蝕性強的王水來回收「鋰、鋁、鐵、銅」等金屬資源；換言 之，不需要用使用高危險的化學物質來處理，故本發明方法屬於低汙染性且友善環境的綠色回收技術，符合綠能環保之現代化趨勢。

綜上所述，本發明係關於一種「廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法」，且其構成步驟流程均未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合專利申請要件，懇請 鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱；需陳明者，以上所述乃是本案之具體實施例及所運用之技術原理，若依本案之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本案之範圍內，合予陳明。

A:廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法

a:步驟

b:步驟

c:步驟

d:步驟

e:步驟

f:步驟

Claims (3)

1. 一種廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法，係包含有：一前處理步驟，係先對車用廢鋰鐵電池正負極混合物進行焙燒、研磨及篩分處理，而得至少低於100網目的一粉末；一第一浸漬步驟，係調配第一浸漬液並對該前處理步驟後的粉末進行浸漬，經過濾後得一含銅濾渣及一含鋰、鋁、鐵、銅浸漬液；其中該第一浸漬液設為1N~3N硫酸，且其操作條件參數設為操作溫度設為68℃~72℃之間，並維持至少3hr，所使用固液比為1g/50ml；一第二浸漬步驟，係調配第二浸漬液並對該含銅濾渣進行浸漬並過濾，而得一含銅濾液及一濾渣，另加入一第二置換劑並靜置至少45min，以置換出銅；其中該第二浸漬液設為1N~3N硫酸，且其操作條件參數設為加入過氧化氫當氧化劑，操作溫度設為68℃~72℃之間，並維持至少3hr，所使用固液比為1g/50ml，而該過氧化氫使用0.4倍第二浸漬液的劑量；一置換步驟，係以一第一置換劑加入前述步驟所產出含鋰、鋁、鐵、銅浸漬液，而得一置換銅及一含鋰、鋁、鐵濾液；一沉澱步驟，係以一沉澱劑調節前述步驟所產出含鋰、鋁、鐵濾液為pH6~pH8，而得一鋁、鐵沉澱物及一含鋰濾液；及一晶析步驟，係對該含鋰濾液加熱至68℃~72℃之間，並維持至少3hr，而得一鋰晶析產品。
2. 如請求項1所述廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法，其中該第一置換劑、第二置換劑均設為鋅片。
3. 如請求項1所述廢車用鋰鐵電池正負極混合物的回收方法，其中該沉澱步驟的沉澱劑係設為氨水。

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