[发明专利]从废旧锂离子电池正极材料中回收有价金属锂的方法

说明书

本发明提供了一种从废旧锂离子电池正极材料中回收有价金属锂的方法。该方法包含以下步骤：在还原性气氛下对正极材料进行焙烧，得到焙烧渣；将焙烧渣进行浸出处理，得到含锂浸出液和浸出渣；对含锂浸出液进行减压蒸发结晶处理，得到锂产品；其中，浸出处理过程中，采用的浸出剂为水或有机弱酸的水溶液。本发明基于还原焙烧、浸出处理及减压蒸发结晶处理三步协同作用，锂回收率更高，成本更低且无特需设备要求，操作更简单。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池回收领域，具体而言，涉及一种从废旧锂离子电池正极材料中回收有价金属锂的方法。

背景技术

为回收废旧锂离子电池中的有价金属，通常使用的方法(如CN108517409A)是将正极集流体中的活性物质从铝箔上剥离下来，得到含镍钴锰锂的活性物质(黑粉)，再使用硫酸加双氧水浸出其中的镍钴锰锂，从酸浸液中使用萃取法回收镍钴锰，从镍钴锰的萃余液中使用碳酸钠沉淀回收锂。这种硫酸加双氧水酸浸-萃取工艺的优势在于工艺简单，但酸浸过程中价格较高的双氧水用量大，成本较高，且还原酸浸后镍钴锰锂等有价元素全部进入溶液中，后续有价金属的提取流程长，锂的回收率低。

此外，专利CN104611566A公开了一种方法，将正极活性物质(黑粉)在高温下采用碳进行还原的方法，该方法的优势在于能够有效利用废电池负极中的石墨，降低原料成本，但碳还原的温度较高，且反应过程中固相的碳与固相的正极活性物质接触面积小，效率低，此外碳还原后产生的二氧化碳会与锂生成碳酸锂，在后续的浸出过程中，难以被浸出到溶液中，从而难以与镍钴锰分离实现优先提锂的目的。

本公司在专利CN109881013A公开了一种方法，将正极活性物质(黑粉)在氨气或二氧化硫气氛中进行还原的方法，该方法的优势在于采用气态的氨气或二氧化硫能够有效提高反应速率，破坏正极活性物质的结构，提高后续酸浸过程的效率，但该方法所使用的氨气或二氧化硫有刺激性味道，对设备密封性和气体尾气处理要求较为严格。

综上，现有技术在回收废旧锂离子电池中的有价金属时，存在锂回收率低、或成本高、或对设备要求高的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种从废旧锂离子电池正极材料中回收有价金属锂的方法，以解决现有技术在回收废旧锂离子电池中的有价金属时，存在锂回收率低、或成本高、或对设备要求高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种从废旧锂离子电池正极材料中回收有价金属锂的方法。方法包含以下步骤：S1，在还原性气氛下对正极材料进行焙烧，得到焙烧渣；S2，将焙烧渣进行浸出处理，得到含锂浸出液和浸出渣；S3，对含锂浸出液进行减压蒸发结晶处理，得到锂产品；其中，浸出处理过程中，采用的浸出剂为水或有机弱酸的水溶液。

进一步地，有机弱酸的水溶液选自0.2～3mol/mL的草酸水溶液、0.2～3mol/mL的醋酸水溶液、0.2～3mol/mL的柠檬酸水溶液、0.2～3mol/mL的苹果酸水溶液、0.2～3mol/mL的酒石酸水溶液中的一种或多种。

进一步地，浸出处理过程中，液固比为5～20，优选为6～10。

进一步地，浸出处理过程中，浸出温度为50～100℃，优选为80～95℃；浸出时间为20～90min，优选为30～75min。

进一步地，减压蒸发结晶过程中，真空度为25～101.325kPa，优选为50～95kPa；减压蒸发结晶结晶终点温度为35～75℃，优选为40～50℃。

进一步地，还原气氛为氢气、或者为氢气和惰性气体的混合气体。

进一步地，惰性气体为氮气和/或氦气。

进一步地，焙烧过程中，焙烧温度为300～800℃，优选为400～550℃；焙烧时间为20～180min，优选为30～90min。