[发明专利]一种废旧锂离子电池正极粉回收有价金属的方法

说明书

本发明公开了一种废旧锂离子电池正极粉回收有价金属的方法，所述方法包括以下步骤：1)将废旧锂离子电池正极粉与矿相解构剂混合后进行机械活化，得到活化物料；2)将所述活化物料进行焙烧，得到焙砂；3)将所述焙砂进行水洗，得到含锂水溶液以及水洗渣；4)将所述水洗渣进行酸浸，得到活性金属浸出液。本发明的方法实现了废旧锂离子电池正极粉的矿相解构及锂的选择性提取，有利于提高废旧锂离子电池正极粉有价金属的回收率，具有显著的经济效益。

技术领域

本发明涉及电子废弃物处理与资源化利用领域，涉及一种废旧锂离子电池正极粉回收有价金属的方法。

背景技术

近年来，锂离子电池在便携式电子设备、电动自行车、电力储能和新能源汽车等领域得到了广泛应用。与此同时，随着上述设备的更新换代与报废，锂离子电池回收问题日益凸显。回收废旧锂离子电池具有显著的经济环境效益。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解质和隔膜四个部分组成，其中正极材料价值最高，也是回收的重点。不同锂离子电池正极材料所含的有价成分不同，其中潜在价值最高的金属包括钴、镍、锰、锂等。

锂离子电池正极材料按结构可分为层状结构LiMO₂(M＝Co、Ni、Mn)型和橄榄石结构LiFePO₄型，其中层状结构的LiMO₂(M＝Co、Ni、Mn)正极材料是在层状LiCoO₂材料的基础上发展起来的，用Ni、Mn金属来取代部分Co，其结构与层状LiCoO₂相似。要实现废旧锂离子电池正极粉中有价金属的提取，其矿相的解构便成为关键。采用常规酸浸的方式需要加入大量的酸及助溶剂，才能破坏正极粉的矿相结构，从而实现金属的有效提取。另外，在常规酸浸工艺中，锂与镍钴锰共同浸出，在镍钴锰提取后液中难以有效回收锂，造成锂资源的浪费。

中国专利CN202010153834.1将硫酸镁与三元锂离子电池正极粉按比例混合后在无氧条件下焙烧，得到焙烧料，焙烧料水浸过滤得到含锂滤液和水浸渣，实现锂的优先回收，水浸渣依次通过酸浸和萃取实现Ni、Co、Mn、Mg的分离回收。该方法采用了硫酸化焙烧的方式，使正极粉矿相分解为硫酸锂和镍、钴、锰的氧化物，从而有利于锂的选择性提取和其他金属的浸出，但该方法需要在无氧条件下焙烧，另外由于引入了镁元素，会对酸浸液中的镍钴锰的萃取回收形成干扰。

中国专利CN201810510676.3将正极材料和酸性硫酸盐进行焙烧，将镍钴锰元素转化为可溶性硫酸盐，焙烧产物用去离子水溶解。对水浸液进行除杂后，获得含镍、钴、锰的浸出液，将镍钴锰金属离子共沉淀制得碳酸盐前驱体。该方法未涉及锂的提取。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种废旧锂离子电池正极粉回收有价金属的方法。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种废旧锂离子电池正极粉回收有价金属的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将废旧锂离子电池正极粉与矿相解构剂混合后进行机械活化，得到活化物料；

(2)将步骤(1)所述活化物料进行焙烧，得到焙砂；

(3)将步骤(2)所述焙砂进行水洗，得到含锂水溶液以及水洗渣；

(4)将步骤(3)所述水洗渣进行酸浸，得到活性金属浸出液。

本发明的方法实现了废旧锂离子电池正极粉的矿相解构及锂的选择性提取，有利于提高废旧锂离子电池正极粉有价金属的回收率，具有显著的经济效益。其技术原理如下：通过在废旧锂离子电池正极粉中加入解构剂进行机械活化预处理，通过机械力的作用，有助于正极粉晶体结构的破坏，同时还有利于正极粉与解构剂的充分接触。通过进一步的焙烧可使正极粉矿相解构，通过简单的水洗即可得到含锂溶液(例如氢氧化锂溶液)；水洗渣可用于酸浸回收镍、钴、锰等活性金属，实现了锂以及活性金属的全元素回收。