[发明专利]废旧锂电池的回收及制备三元前驱体的方法

说明书

本发明公开了一种废旧锂电池的回收及制备三元前驱体的方法，先将废旧锂电池经过前处理得到电池粉和铝渣，电池粉进行焙烧处理，再将焙烧后的电池粉加水制浆，再加入金属氯化物进行浸出反应，固液分离得到镍钴锰渣和氯化锂溶液，向镍钴锰渣中加入硫酸进行酸浸，向酸浸液中加入铝渣除铜，再调节酸浸液的pH除铝，将除铝后液与复配萃取剂混合，进行萃取，得到含锰的有机相和含镍钴的萃余液，有机相可制得硫酸锰，萃余液可通过结晶制得高纯度的镍钴硫酸盐混合晶体。得到的电池级硫酸锰和镍钴硫酸盐混合晶体溶于水后，补加一定量的镍钴锰的硫酸盐可制备三元前驱体。本发明提供的回收工艺路线，具有操作简单、生产成本低、稳定可靠的优点。

技术领域

本发明属于废旧锂电池回收技术领域，具体涉及一种废旧锂电池的回收及制备三元前驱体的方法。

背景技术

随着我国经济快速地发展，对消费类3C数码电子产品和新能源汽车的需求量越来越大，而这些产品大多以锂离子电池为能源载体，由于锂离子电池都是有使用寿命的，所以随着时间的流逝，报废的锂离子电池会越来越多。锂离子电池含有锂、镍、钴、锰、铁、铜、铝等金属资源，如果随意丢弃这些报废的锂离子电池不仅造成资源浪费，而且会污染环境，所以很有必要对其进行回收处理。

镍钴锰三元锂电池的湿法回收工艺首先需将废旧锂电池进行拆解、分选，得到的电池粉料加硫酸和还原剂浸出，浸出液经除杂、萃取后，得到精制的镍钴锰的硫酸盐溶液或经蒸发结晶制备镍、钴、锰的硫酸盐产品。例如，相关技术公开了一种废旧锂电池综合回收方法，先将三元废旧锂电池电芯粉末用硫酸和高锰酸钾浸出，得到第一浸出液和第一浸出渣；第一浸出液用碳酸钠处理，制备碳酸锂；第一浸出渣用硫酸和双氧水处理，得到第二浸出液和第二浸出渣；将第二浸出液pH调至4.2-4.5后，用P204对第二浸出液萃取，得到P204萃余液和P204负载有机相；P204负载有机相用硫酸进行反萃，得到含硫酸锰溶液，通过蒸发结晶制得硫酸锰；P204萃余液再用C272萃取，得到C272萃余液和C272负载有机相；C272负载有机相用硫酸进行反萃，得到硫酸钴溶液，通过蒸发结晶制得硫酸钴；C272萃余液再用P507萃取，得到P507负载有机相，然后用硫酸进行反萃，得到硫酸镍溶液，通过蒸发结晶制得硫酸镍。该法制得的硫酸锰、硫酸钴和硫酸镍纯度较高，但是工艺流程长，所用萃取剂种类多、占地面积大，成本较高。

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，本发明提出一种废旧锂电池的回收及制备三元前驱体的方法。

根据本发明的一个方面，提出了.一种废旧锂电池的回收方法，包括以下步骤：

S1：废旧锂电池经过前处理得到电池粉和铝渣，电池粉进行焙烧处理；

S2：将焙烧后的电池粉加水制浆，再加入金属氯化物进行浸出反应，固液分离得到镍钴锰渣和氯化锂溶液；所述金属氯化物为氯化钙、氯化镁、氯化铁、氯化铜或氯化铝中的一种或几种；

S3：向所述镍钴锰渣中加入硫酸进行酸浸，得到酸浸液，向所述酸浸液中加入所述铝渣除铜，再调节酸浸液的pH除铝，得到除铝后液；

S4：将所述除铝后液与复配萃取剂混合，进行萃取，得到含锰的有机相和含镍钴的萃余液。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述前处理包括将废旧锂电池放电后，经过拆解、破碎、分选和筛分的工序；废旧锂电池为镍钴锰酸锂、镍酸锂、钴酸锂、锰酸锂或镍钴铝酸锂中的一种或多种。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述焙烧的条件：在惰性气体下在温度500-800℃焙烧2-5h。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述铝渣破碎成粉状，过100目筛网。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述水与电池粉的液固比为(3-8)：1mL/g，所述金属氯化物的加入量为反应所需理论量的1.2-2.0倍，所述浸出反应的温度为60-80℃；进一步地，所述浸出反应的时间为40-60min。