[发明专利]从废旧锂离子电池中回收和生产氢氧化锂的方法

说明书

本发明公开了一种从废旧锂离子电池中回收和生产氢氧化锂的方法，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，经还原焙烧或氧化焙烧得到焙砂，将焙砂用石灰乳浆化，实现锂的优先选择性浸出；将浸出液用磷酸盐净化除杂、蒸发浓缩结晶，得到氢氧化锂。本发明的方法可以从废旧锂电池材料中直接生产高品质氢氧化锂，无需碳酸锂、氯化锂等中间产品过程，具有锂回收流程短、回收率高、产品质量好、成本低等优点，并避免了高盐废水的环境问题。

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中回收和生产氢氧化锂的方法。

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。

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。

无论直接还原酸浸，还是预处理后酸浸，正极材料中的锂与正极材料中的铁、钴、锰、镍、铝等金属同时被浸出，后续需要经过中和沉淀除铁铝、萃取除镍钴铜锰等净化工序，然后再碳酸盐沉淀回收锂，导致锂的回收流程长、回收率低；且由于正极材料中的几乎所有金属均被溶出，导致浸出液中的锂离子浓度低，需要大量蒸发增浓才能满足碳酸盐沉淀锂的要求；由于采用萃取除镍钴铜等，导致净化后的锂溶液中钠离子浓度高，影响锂盐产品纯度，并存在高盐废水环境问题。而将还原焙烧后的正极粉体采用水浸出并通入二氧化碳的碳酸化浸出，依然属于弱酸性浸出，难以彻底除去镍钴铁锰铝等杂质，而且受二氧化碳水中溶解速度的影响，存在锂的浸出速度慢、浸出率低问题。此外，酸浸法难以直接生产高品质的氢氧化锂。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种从废旧锂离子电池中回收和生产氢氧化锂的方法，该方法是将废旧锂离子电池中剥离出来的含锂正极材料先进行焙烧，得到焙砂，然后用石灰乳进行浆化浸出，锂被选择性提取进入溶液，而铁、钴、镍、锰、磷等杂质留在浸出渣中，从而实现锂的优先提取。锂浸出液中加入适量磷酸锂进行净化，得到纯的氢氧化锂溶液，然后蒸发结晶生产氢氧化锂。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

从废旧锂离子电池中回收和生产氢氧化锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)焙烧：将废旧锂离子电池正极粉体材料焙烧，得到焙砂。所述废旧锂离子电池正极材料为废旧锂离子电池经拆分、粉碎得到的正极粉体材料，含有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元正极材料中的一种或多种。

(2)浸取锂：将步骤(1)得到的焙砂用石灰乳进行浆化浸出，固液分离得到锂浸出液和浸出渣。所述石灰乳为石灰与水的混合物。

(3)净化：往步骤(2)得到的锂浸出液中加入适量锂的磷酸盐，搅拌一段时间后过滤，得到氢氧化锂溶液和磷酸盐渣。所述锂的磷酸盐为磷酸锂、磷酸一氢锂、磷酸二氢锂中的一种或多种的混合物。

(4)浓缩结晶：将步骤(3)所得氢氧化锂溶液蒸发结晶、干燥得氢氧化锂。