[发明专利]一种废旧锂电池的全湿法回收工艺

说明书

本发明公开了一种废旧锂电池的全湿法回收工艺，所述工艺包括湿法带电破碎、电池碎料直接浸出、浸出液原位除杂、深度除杂和材料再制备等步骤，该工艺通过一个较短的流程即可实现对废弃锂离子电池的回收，其具有镍、钴、锰、锂元素收率高，设备投资低，废气、废水产量小等优点。

技术领域

本发明涉及电池回收处理技术领域，特别涉及一种废旧锂电池的全湿法回收工艺。

背景技术

自上世纪90年代初开始商用化以来，锂离子电池的使用越来越广泛。如今，从笔记本电脑、移动电话到电动汽车、储能设备，锂离子电池几乎无处不在。随之而来的，则是废弃锂离子电池数量以惊人的速度增加。废旧锂电池中的价值资源进行回收利用，无论从环保还是资源循环利用方面都具有重大意义。有研究预测，到2030年，全球报废的锂离子电池将达到1100万吨以上，因此，锂离子电池的回收市场前景广阔。

当前废旧锂电池的回收，主要针对的是电池正极材料回收，正极材料的种类主要包括：钴酸锂、锰酸锂、三元和磷酸铁锂等。废旧锂电池的回收方法主要有物理法、化学法和生物法三大类。物理法主要是破碎浮选法和机械研磨法，化学法分为火法冶金和湿法冶金，生物法目前处于在研阶段，尚未在工业生产中使用，因此，在实际回收过程中一般为物理法和化学法相配合。现有技术中最常用的锂离子电池的回收方法包括火法冶金回收和物理法-湿法冶金回收。

火法冶金回收方法是采用建筑水泥等物料对废弃锂离子电池进行造渣熔炼。熔炼温度高达1200℃以上，此时钴、铜、镍、铁以金属单质的形态存在，而锂、铝等不回收。该方法的优点是电池分类要求低，甚至可以不要求拆解等预处理；缺点是锂进入到炉渣中难以回收。

物理法-湿法回收是先通过放电、手工拆分、破碎、风选、磁选、筛分、活性物质剥离等材料分选操作后，将废弃锂离子电池中的塑料、钢壳、铝、铜、活性黑粉等分离开来。然后用盐酸、硫酸、硝酸配合还原剂，或直接用柠檬酸、苹果酸、葡萄糖酸、抗坏血酸等还原性有机酸对活性黑粉中的镍、钴、锰、锂元素进行浸出。对浸出液进行除杂后，即可用于制备三元前驱体，或经萃取分离后分别制备镍、钴、锰、锂元素产品。该方法的优点是可以对废弃三元电池进行全组分回收，金属元素回收率高，然而其缺点是工艺流程过于繁琐；附加产品：塑料、钢壳、铝、铜的价值较低；产线过于冗长、设备投资高；废气处理压力大。

基于此，对废旧电池的回收工艺进行进一步改进具有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种流程简短且回收率高的废旧锂电池全湿法回收工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种废旧锂电池的全湿法回收工艺，包括以下步骤：

S1、带电破碎：直接将废旧锂电池进行湿法破碎处理，得到初始物料；

S2、直接浸出：向步骤S1制得的初始物料中加入无机酸，搅拌下进行浸出反应；

S3、原位除杂：将反应后的浸出液先加入氧化剂，再调节pH至4.0～4.5后进行固液分离；

S4、回收利用：分别收集固液分离后的液相部分和固相部分；

其中，对液相部分进行深度除杂处理，对固相部分进行材料再制备处理。

进一步地，所述废旧锂电池包括三元锂电池或钴酸锂电池中的至少一种。

进一步地，所述废旧锂电池可以是任意形状或任意型号的锂电池，如方形、软包、圆柱、充电宝或手机电池等。

进一步地，所述步骤S1中，所述破碎处理为将废弃电池破碎成出料粒径为(0.1～5)cm的物料，其中，所述出料粒径是指除塑料与隔膜外的其他物质(如电池壳体、电池极片等)的粒径。

进一步地，所述步骤S1还包括去除漂浮在收料仓水槽液面上方的塑料与隔膜的操作。