[发明专利]从废旧锂离子电池中分步提取锂和镍钴的方法

说明书

本发明公开了从废旧锂离子电池中分步提取锂和镍钴的方法，属于锂离子电池材料综合回收技术领域。本发明将废旧锂离子电池拆分、破碎筛选得到的正极材料粉料用含碳还原剂进行还原焙烧，得到的焙砂用水调浆，并加入适量氯化钙或石灰乳溶液反应转型，焙砂中碳酸锂被选择提取到溶液中，从而实现与镍、钴、锰、铁、铝、磷等分离。本方法可以实现锂的优先选择性提取，得到的锂溶液纯度和锂浓度高，无需萃取除杂、蒸发浓缩过程，锂的回收和产品制备工艺简单、回收率高、能耗低，且不存在高浓度钠盐废水的环境问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料回收技术领域，涉及一种从废旧锂离子电池材料中分步回收锂和镍钴的方法，尤其涉及一种废旧锂离子电池正极材料经还原焙烧后用盐类物质进行转型和优先提取锂的方法。

背景技术

锂是锂离子电池的核心原料，随着锂离子电池为代表的新能源材料产量快速增长，全球对锂的需求也快速增长。锂矿资源可分为矿石锂和卤水锂两种类型。主要赋存于盐湖卤水和花岗伟晶岩矿床中，其中盐湖卤水锂占世界锂储量的66％和储量基础的80％以上，目前已成为世界锂的主要来源。由于盐湖提锂是生产钾肥的副产品，导致锂盐产量扩张受限，进而导致锂盐价格飞涨。因此，从废旧锂离子电池中再生回收锂显得非常重要。

在锂离子电池中，锂是正极活性材料的主要成分，正极活性材料分为金属氧化物正极材料和磷酸盐正极材料，其中金属氧化物正极材料包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂铁氧化物、锂钒氧化物、锂钴镍锰氧化物、锂钴镍铝氧化物等；磷酸盐正极材料包括磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、磷酸钴锂、磷酸钒锂等。此外锂还是电解液、负极活性材料的重要成分，如六氟磷酸锂、钛酸锂等。

针对废旧锂离子电池的综合回收，国内外研究人员进行了大量研究，其中湿法冶金、火法冶金、湿法火法相结合的工艺具有显著特点，废旧锂离子电池正极材料处理方法中，基于湿法冶金的回收工艺相对成熟，行业内应用比较广泛。现有的湿法冶金几乎都是将正极材料直接用酸和还原剂进行浸出，或者将正极活性材料预处理后用酸进行浸出。

CN107196004A公开了一种从废旧动力锂离子动力电池中回收有价金属的方法，将从废旧锂离子动力电池的正极片经氮气氛围下煅烧、粉碎得到混合粉料，然后加入硫酸和双氧水进行浸出，浸出液经中和、萃取除去铁、铝、镍、钴、锰等后，加入固体碳酸钠沉淀回收碳酸锂。

CN101519726A公开了一种通过焙烧处理废旧锂离子电池回收有价金属的方法，其主要是将钴酸锂正极材料在500～850℃焙烧脱胶，再与浓硫酸及硫酸盐混合调浆，在电炉内350～600℃进行二次焙烧，使铜、钴等金属转化成可溶于水的硫酸盐，萃取回收铜和钴，再用碳酸钠沉锂。

CN108123185A公开了一种废旧锰酸锂电池中有价金属回收方法，将经拆解、破磨处理后的锰酸锂电池正极材料，与适量的碳粉混合后进行还原焙烧，将焙烧料加水浆化并滴加盐酸、硫酸或硝酸等进行浸出，过滤得到的滤液，用氢氧化钠调PH为7.0-10.0，过滤除杂后，再加入可溶性碳酸盐，沉淀出碳酸锂。

CN107017443A公开了一种从废旧锂离子电池中综合回收有价金属的方法，将废旧电池进行放电处理后破碎，在300～400℃下进行预焙烧后，加入碳质还原剂或CO在450～700℃下进行还原焙烧。焙烧后的细料用水浸出并同时通入二氧化碳进行碳酸化浸出，浸出液送蒸发结晶生产碳酸锂产品。

CN106129511A公开了一种从废旧锂离子电池材料中回收有价金属的方法，将废旧锂离子电池正极材料与还原剂混合，在500～750℃的温度下进行还原焙烧处理，焙烧产物首先采用CO2碳酸化水浸，得到碳酸氢锂水溶液，可用于制取Li₂CO₃产品；浸出渣采用氧化酸浸或氧化氨浸浸出其中的钴、镍、锰等有价元素，经萃取、净化后制取相应的化合物产品。