[发明专利]一种汞电极电解法回收废旧锂电池锂的方法

说明书

本发明属于锂电池领域，涉及一种汞电极电解法从废旧锂电池回收锂的方法。所述方法采用底板汞电极倾斜的无隔膜电解装置，以含锂废液作为电解液，贵金属涂层电极或石墨电极作为阳极，带换热的汞电极作为阴极，采用恒电流连续电解的方法电化学还原锂废液中的锂离子形成锂汞齐；锂汞齐再流入电解槽外的解汞池和热水反应生成氢氧化锂，解汞后的水溶液经过浓缩、结晶、过滤、干燥过程回收氢氧化锂，实现废旧锂离子电池回收锂。本发明所述方法的电流效率超过80‑85％，锂回收率大于95％。本发明的方法具有操作流程简单、产品纯度高，处理成本低和无废水排放的特点，特别适用于废旧锂离子电池回收锂工业化生产。

技术领域

本发明属于锂电池领域，涉及废旧锂电池回收锂资源的方法和技术，特别涉及一种汞电极电解法从废旧锂电池回收锂的方法。

背景技术

在经济日益发展的今天，锂离子电池因其体积小、质量轻、工作电压和能量密度高、可以快速反复充放电等独特的优点而被广泛应用于各个领域。但也因此导致废旧锂电池的产量日趋上升，废旧锂电池中含有的锂、钴、锰、镍、铜和铝等金属都存在很大的回收利用价值，特别是锂、钴等稀缺金属若不合理回收利用就会存在极大的资源浪费问题。

目前废旧锂电池的主要回收方法为湿法回收法，即采用机械方法得到正极粉料，用酸将正极粉料溶解，然后采用化学沉淀法、盐析法、离子交换法、溶剂萃取法、电化学法等回收其中的有价金属。但湿法过程有些工艺无法对其中的锂进行回收，直接导致锂的损失。

现有技术中回收锂的工艺多采用氟盐沉淀或碳酸盐沉淀的方法，其中氟盐沉淀的回收率在60％左右，处理成本高，而碳酸盐沉淀的回收率只有 50％左右，且面临诸多工艺问题。

随着锂电行业的飞速发展，废旧锂电池的产生量越来越大，而且随着锂价格的进一步攀升，如何经济高效的回收其中的金属锂，是一个亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术问题的不足，针对上述现有技术中废旧锂电池锂回收方法回收率低的问题，本发明提供一种利用汞电极电解法回收废旧锂电池中锂的方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种汞电极电解法回收废旧锂电池锂的方法，所述方法为：在底板汞电极倾斜的无隔膜电解槽中，以含锂废液作为电解液，贵金属涂层电极或石墨电极作为阳极，带换热的汞电极作为阴极，采用恒电流电解的方法电化学还原含锂废液中的锂离子形成锂汞齐，锂汞齐再流入电解槽外的解汞池与水反应生成氢氧化锂，解汞后的水溶液经过后处理过程回收氢氧化锂，实现废旧锂离子电池回收锂。

优选的，所述的贵金属涂层电极为网状或板状钛基金属氧化物涂层电极，所述的金属氧化物涂层为RuO₂/TiO₂、IrO₂/Ta₂O₅、SnO₂或PbO₂。

优选的，所述的带换热的汞电极为铜基体的铜汞电极，所述铜基体为厚度1mm的长方体，铜基体作为底板且底板与解汞池相连接的一端不高于另一端，即铜基体的底面与水平面的夹角α0，即铜基体的底面与水平面的夹角α0；铜基体的外表面接触液态汞形成铜汞齐，其中液态汞通过连接汞泵在电解槽底部保持流动状态，流速和电沉积锂及解汞速率匹配；铜基体的长方体腔体内通冷却水实现换热并冷却锂汞齐。

优选的，所述含锂废液为废旧锂电池回收镍、钴、锰、铁、铜和铝之后的废液，废液中主要金属离子为锂离子，阳离子包括氢离子、铵根离子，阴离子包括氯离子、硫酸根和磷酸根离子；所述含锂废液中锂离子的浓度为0.1～2.5mol/L。

优选的，所述的恒电流电解温度为为0℃～35℃通过调整冷却水温度和流量调控电解液温度实现，更优选温度为0℃～15℃，恒电流电解的电流密度为0.5-50A/dm²，更优选电流密度为10～15A/dm²。