[发明专利]从退役电池中选择性提锂的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种从退役电池中选择性提锂的方法及其应用，该方法基于二价锰离子和锂离子之间的离子交换作用，将正极材料和二价锰盐以一定比例混合并制备成浆料，通过球磨过程使二价锰盐和正极材料充分混合，有效地破坏了正极材料的晶格结构，以此降低二价锰离子和锂离子交换的活化能，大大降低了后续提锂过程所需的反应能，将球磨后的混料在较低温度下进行焙烧，使得锰盐中的二价锰占据层状结构中的锂位，直接进行锰锂置换，得到单纯的含锂浸出液，本法极大地提高了锂的浸出率和选择性。本发明采用先球磨混料再焙烧的方式，能耗低，安全性高，锂的浸出率和选择性优良，具有极大的应用前景。

技术领域

本发明属于退役电池回收技术领域，具体涉及一种从退役电池中选择性提锂的方法及其应用。

背景技术

随着碳中和目标的日益迫近，新能源市场蓬勃发展，前景无限，锂离子电池是目前能源市场中的佼佼者。然而，锂离子电池的寿命仅有3-5年，随着越来越多锂电池进入报废期，合理有效地处理退役电池成为环境保护和资源可持续发展的必然要求。

目前，退役锂电池的回收方法主要分为湿法路线和火法路线，然而，无论是湿法冶金还是火法冶金，都集中优先回收电池中的镍、钴、锰等有价金属，对其中含量较低的锂往往放在工艺末端处理，导致锂的损失严重，回收率极低。因而，如何从退役电池中选择性提取锂成为目前该领域亟需解决的难题。当前研究的技术路线包括：碳还原、铝热还原、硫酸盐焙烧、高温高压酸浸、高温高压离子交换等。然而，无论是碳还原还是铝热还原，浸出率均偏低，硫酸盐焙烧过程则会释放大量有毒有害气体，而高温高压酸浸和离子交换均存在选择性偏低，压力较高，难以工业化等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种从退役电池中选择性提锂的方法及其应用，该方法能耗低，安全性高，锂的浸出率和选择性优良。

根据本发明的一个方面，提出了一种从退役电池中选择性提锂的方法，包括以下步骤：

S1：将锂电池正极材料和二价锰盐混合并加入溶剂制成浆料，所述浆料进行球磨得到球磨混料；

S2：将所述球磨混料进行焙烧，得到焙烧产物；

S3：将所述焙烧产物加入浸出剂进行浸出，得到富锂浸出液。

其中，所述正极材料为层状结构。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述退役电池为锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂电池中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述溶剂为水、盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸锰溶液或硫酸锰溶液中的至少一种。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述溶剂为水。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述浆料的固液比为500-5000g/L。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述浆料的固液比为800-2000g/L。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述二价锰盐为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰、磷酸锰、乙酸锰、草酸锰或乙酰丙酮锰中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述二价锰盐中锰离子和正极材料中锂离子的摩尔比(0.1-2)：1。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述二价锰盐中锰离子和正极材料中锂离子的摩尔比(0.4-0.6)：1。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述球磨的球料比为(1-100)：1，球磨的转速为200-1200rpm，球磨的时间为0.5-8h。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述球磨的球料比为(2-10)：1，球磨的转速为300-600rpm，球磨的时间为1-5h。