[发明专利]一种从废旧锂离子电池正极材料中选择性分离锂的方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池回收技术领域，尤其涉及一种废旧锂离子电池正极材料的选择性分离方法。

背景技术

随着锂离子电池在手机，笔记本电脑，数码设备，电动汽车，智能电网中的广泛应用，加之锂离子电池寿命一般为三年左右，电子产品更新换代比较快，每年会产生大量废旧锂离子电池；此外，生产过程中也会产生生产废料。这些数量庞大的报废锂离子电池，会造成相当大的环境污染压力。若废旧锂离子电池被随意丢弃在环境中，有害物质就会进入土壤和水体，造成污染，并通过食物链最终进入人体和动物体内。另外从循环经济角度来讲，锂离子电池中含有钴、锰、镍、锂、铜、铝、铁等宝贵的金属资源。

因此从废旧锂电池中回收利用金属，既可以保护环境，又可以避免资源的浪费。

废旧锂离子电池进行放电，拆解等预处理之后，得到包括活性物质和铝箔集流体的正极废料。对于正极废料的处理过程有干法焚烧，湿法冶金处理，生物处理等技术。干法焚烧，能耗大，产生有害废气，易造成二次污染。生物处理技术不成熟。湿法冶金用于锂离子正极废料中金属的回收，能耗低，污染少，金属回收率高，越来越受到人们的关注。

目前，对于锂离子电池正极废料的回收也有一些报道，CN 101818251A公开了一种从废锂离子电池回收钴和锂的方法，将电池放电、拆解，正极片碱洗除去铝箔得到正极粉末，配钠盐和钾盐高温焙烧，接着水浸出，浸出液经沉钴和沉锂获得草酸钴碳酸锂，上述方法缺点是：高温焙烧，能耗高，碱金属盐腐蚀耐火材料，流程长。CN 106129511A发明了一种从废旧锂离子电池回收有价金属的方法，将电池电池正材料与还原剂高温焙烧，焙烧产物用二氧化碳化的水浸出，得到碳酸氢锂溶液，制备碳酸锂；水浸出渣采用氧化酸浸或氧化铵浸浸出有价金属，最后萃取净化得到金属产品。该法高温焙烧，能耗高，先还原后氧化流程长，不适合大规模生处理锂离子废旧电池。CN 105907989A公开了一种从废旧锂电池中回收钴和锂的方法，该法采用高温焙烧去除铝箔，用硫酸和硫代硫酸钠在超声条件下进行浸出，用萃取剂萃钴，萃余液通二氧化碳制备碳酸锂。该法使用高温焙烧，能耗高，并且制备流程繁琐，不适宜用于大规模生产。

锂离子电池正极材料中，锂相对于其它金属含量偏低，而且结构稳定。在电池充电过程中，正极材料中的锂脱出，释放电子，正极材料中的其它金属离子发生氧化反应失去电子，此时的正极材料也非常稳定。基于此，一种思路是选择具有氧化作用的添加剂，将废旧锂离子电池正极片与含有添加剂的酸性或碱性溶液进行反应，以达到更好的回收效果。

CN 105789724A公开了一种废锂离子电池的处理方法，该法将废锂离子电池经过一系列处理得到粉体，将粉体放入碱液中进行碱转溶解回收铝，再把过滤得到沉淀物用酸液+双氧水溶解形成混合溶液，然后用碱调pH去除铁及铝杂质，之后使用逆流多级协同萃取得到锂盐萃余液、镍钴锂、镍钴或者镍钴锰混合盐，通过酸反萃取得到钴盐，再经过处理制备新型正极材料。该专利的缺点是流程长，锂提取选择性差。

总之，到目前为止国内外公开的许多废旧锂离子电池处理的专利或研究成果，还没有一种能够实现锂离子电池正极废料短流程、低成本、选择性回收金属的技术。所以本领域亟需要开发一种短流程高选择性地从废旧锂离子电池中提取锂，以实现资源经济节约化的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种从废旧锂离子电池正极材料中选择性分离锂的方法，能够解决现有的废旧锂离子电池正极材料回收流程长、回收过程产生二次污染、不能选择性分离等问题。

为达到此目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种从废旧锂离子电池正极材料选择性分离锂的方法，所述方法为：

(1)将废旧锂离子电池正极片与分离液进行反应，且反应体系中加入氧化性添加剂和/或通入氧化性气体，使废旧锂离子电池正极材料中的Li-O键破坏，锂选择性地进入溶液，而除锂之外的其他金属废渣和铝箔留于固体渣；

(2)固液分离，得到富锂溶液和固体渣；

其中，分离液为pH在3以上的酸性溶液，或者pH在10以下的碱性溶液。

本发明中，所述“加入氧化性添加剂和/或通入氧化性气体”指：可以只加入氧化性添加剂，也可以只通入氧化性气体，还可以既加入氧化性添加剂又通入氧化性气体。

本发明中，所述pH在3以上的酸性溶液，pH例如3、3.2、3.5、4、4.5、5、5.5、6或6.5等。若pH值小于3，会导致金属铝的溶解，进而使锂的选择性变差。