[发明专利]锂电池正负极材料中金属元素的回收方法

说明书

本发明提供了一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法。其包括：将锂电池正负极材料与还原剂进行还原焙烧得到还原焙烧产物，还原焙烧温度为300～800℃；将还原焙烧产物与水进行加热水浸，得到水浸渣和水浸液，还原焙烧产物与水的重量比为1:(3～6)，水浴温度为60～90℃；使水浸渣进行氧压浸出，得到氧压浸出渣和氧压浸出液，水浸渣与水的重量比为1:(3～6)，反应温度为130～180℃，反应压力为1.2～1.7MPa，氧气分压为0.3～0.5MPa；及将水浸液和氧压浸出液混合后进行提纯，以回收有价金属元素，在密闭环境中进行。采用上述回收方法能够大大提高锂电池正负极材料中金属元素的浸出率，缩短回收周期。

技术领域

本发明涉及锂电池制造领域，具体而言，涉及一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法。

背景技术

近年新能源汽车产生了大量的废旧动力电池，如果废旧动力电池回收处理不当将存在安全隐患、环境污染和资源浪费等问题。目前，国内废旧锂电池回收处理主要以湿法为主，火法为辅。湿法是以其条件温和、能耗小等优点成为主要回收方案，能否实现有价金属的高效回收，浸出作为湿法回收第一步至关重要。

目前普遍采用无机酸和双氧水或者亚硫酸钠(硫代硫酸钠)等还原剂还原浸出，也有氨和还原剂等浸出，但是双氧水利用率较低，不易控制，而亚硫酸钠等固体还原剂易产生硫化氢、二氧化硫等有害气体，污染环境，氨和还原剂会低温导致钴镍铜等金属络合沉淀，且会出现氨氮污染物。同时上述两种回收方法在回收有价金属的过程中还会产生大量不可消除的泡沫，易出现反应液外溢的问题。此外不同厂商生产的电池材料、配方等方面各不相同，导致资源化回收浸出困难。因此，如何高效、快速、环保的浸出各种废旧动力电池正负极粉中稀有金属，是资源化回收领域亟待解决的难点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法，以解决现有的锂电池正负极材料中金属元素的回收方法存在有价金属回收率低，工艺周期长，且回收过程中会产生大量无法消除的气泡的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种锂电池正负极材料中金属元素的回收方法，该回收方法包括：将锂电池正负极材料与还原剂进行还原焙烧，得到还原焙烧产物，还原焙烧的温度为300～800℃，焙烧时间为1～2h，以占锂电池正负极材料的重量百分含量计，还原剂的用量为30～80wt％；将还原焙烧产物与水进行加热水浸，得到水浸渣和水浸液，还原焙烧产物与水的重量比为1:(3～6)，水浴过程的温度为60～90℃，浸出时间为1～2h；使水浸渣进行氧压浸出，得到氧压浸出渣和氧压浸出液，氧压浸出步骤中，水浸渣与水的重量比为1:(3～6)，反应温度为130～180℃，反应压力为1.2～1.7MPa，氧气的分压为0.3～0.5MPa，反应时间为60～120min；及将水浸液和氧压浸出液混合后进行提纯，以回收金属元素，其中回收方法在密闭环境中进行。

进一步地，还原焙烧的温度为500～700℃，焙烧时间为1～2h。

进一步地，还原焙烧过程采用的还原装置选自马弗炉、真空气氛炉或回转炉。

进一步地，还原剂选自二氧化硫、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、硫代硫酸钾和亚硫酸氢钾中的一种或多种。

进一步地，以占锂电池正负极材料的重量百分含量计，还原剂的用量为40～50wt％。

进一步地，加热水浸步骤包括：在水浴条件下，将还原焙烧产物与水进行加热浸出，固液分离后，得到水浸渣；优选地，还原焙烧产物与水的重量比为1:(3～4)，所述水浴过程的温度为80～90℃，浸出时间为1～2h。

进一步地，氧压浸出步骤包括：在氧气气氛下，将水浸渣与水进行浸出，得到氧压浸出渣和氧压浸出液。