[发明专利]一种废旧三元动力锂电池资源化回收金属元素的方法

说明书

本发明属于电子废弃物的资源化回收领域，涉及一种废旧三元动力锂电池资源化回收金属元素的方法。将锂电池破碎，滤饼碎片热解，再水浸；得到铜铝箔混合碎片、正负极混合滤饼和富锂溶液；向富锂溶液中加氧化钙或氧化镁，将粗品配制碳酸锂浆料，过滤得到精制碳酸锂；正负极混合滤饼在酸性条件下浸出还原反应，得到酸浸液和碳粉滤饼，酸浸液经梯度调节pH值，萃取的酸浸液用活性炭吸附，调整酸浸液中Ni、Co、Mn元素的摩尔比，酸浸液与氨水络合反应，加氢氧化钠溶液调节反应液，反应液陈化反应，洗涤干燥得到镍钴锰三元素复合氢氧化物。本发明处理工艺过程中无废水排放，各步工艺水可通过除杂实现套用，减轻了锂电池回收企业废水处理的压力。

技术领域

本发明属于电子废弃物的资源化回收领域，涉及废旧动力锂电池的处理方法，尤其涉及一种废旧三元动力锂电池资源化回收金属元素(锂、镍、钴、锰等)的方法。

背景技术

近年来我国新能源汽车保有数量呈现出快速增长的态势，未来数年后其报废后产生的废旧动力锂电池也会日益增多，由此会带来一系列与废旧动力锂电池回收相关的环境保护、资源利用和安全生产等问题。因此，一种绿色安全、科学高效的处理废旧动力锂电池的方法具有重要意义。

目前国内锂电回收企业的起始原料大多是废旧锂电池正极活性材料的粉料或者是锂电生产过程产生的废料及边角料，活性粉料的处理采用酸浸—除杂—元素回收的工艺，实现镍、钴、锰、锂等金属元素的资源化利用，金属元素的回收形式有单一金属盐、复合金属盐或其氢氧化物等。现有主流处理工艺得到的浸出液元素组成复杂，除了含有多种金属元素的混盐外，还有大量废旧锂电池中的有机物混溶于浸出液中，这导致了回收产物的品质低，部分元素回收率低。同时现有锂电资源化回收链上的三废问题突出，如废旧锂电池中活性材料剥离过程有机溶剂的污染及有机含盐废水的处理、浸出液除杂过程造成的资源浪费和重金属污染、元素回收过程高盐废水的处理等问题，增大了锂电回收企业的环保压力，提高了三废处理成本。

发明内容

本发明目的在于解决传统废旧动力锂电池资源化回收工艺中的三废问题，提高资源化利用率，提供一种废旧三元动力锂电池资源化回收金属元素(锂、镍、钴、锰等)的方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案：

一种废旧三元动力锂电池资源化回收金属元素的方法：

1)将废旧动力锂电池破碎处理后在搅拌条件下水浸0.1～1h，其中水的加入量为电池碎片质量的2-10倍；水浸后过滤得到滤饼碎片于CO₂气体且无氧条件下升温热解，得到热解物料再于搅拌条件下水浸1～5h，其中水的加入量为热解物料质量的2-20倍；筛分过滤得到铜铝箔混合碎片、正负极混合滤饼和富锂溶液；

2)向上述富锂溶液中加氧化钙或氧化镁，过滤得碳酸锂粗品溶液，粗品溶液干燥，干燥后将粗品再经水配制2wt％～8wt％的碳酸锂浆料，并通入CO₂加压至0.1～1.0Mpa，反应0.1～4h，反应后过滤除去沉淀，而后将滤液升温至80～100℃保温0.1～2h，过滤得到精制碳酸锂；其中，氧化钙或氧化镁的加入量为富锂溶液质量的0.1-1％；

3)所述正负极混合滤饼在酸条件下40～80℃下进行浸出还原反应，反应后过滤得到酸浸液和碳粉滤饼，所得酸浸液经梯度调节pH值除杂，而后萃取萃取后的酸浸液用活性炭吸附，吸附后调整酸浸液中Ni、Co、Mn元素的摩尔比为Ni:Co:Mn＝5-8:2-1:3-1，调整后的酸浸液与氨水络合反应，加氢氧化钠溶液调节反应液pH＝10～12，而后反应液在N₂氛围下40～80℃陈化反应5～50h，过滤的滤饼洗涤干燥得到镍钴锰三元素复合氢氧化物。所得

所述步骤1)中破碎处理后的废旧动力锂电池进行水浸，浸后过滤得到的滤饼碎片在CO₂存在且无氧条件下，控制升温速度5～15℃/每分钟，升温至400～800℃保温0.5～4h。