[发明专利]一种废旧镍钴锰酸锂-钛酸锂电池的回收方法

说明书

本方案提供一种废旧镍钴锰酸锂‑钛酸锂电池的回收方法，本方案在密闭设备中，采用低温加热的方式分离并收集废旧电池中的电解液，电池隔膜在低温加热条件下不会分解，有利于后续隔膜的回收利用，同时避免了高温加热产生大量氯化物、二恶英等有毒有害气体。本方案方案采用焙烧的方法，在后续只需用到少量酸就可以浸出镍钴锰锂和钛，不需要的金属铜、铁和铝留在废渣中，减少后续除铁、铝、铜杂质的工作量和原料用量，同时还减少了渣量。此外，采用本回收方法，钛和镍钴锰锂的分离率高，钛、镍、钴、锰、锂的回收率可以达到98.2％。

技术领域

本发明涉及锂电池回收领域，尤其涉及一种废旧镍钴锰酸锂-钛酸锂电池的回收方法。

背景技术

镍钴锰酸锂-钛酸锂电池由于具有循环寿命长、安全性高、使用温域宽、倍率性能好等优点，尤其是近两年越来越受到产业界的关注。随着新能源产业的快速发展，未来将会有大量镍钴锰酸锂-钛酸锂电池面临报废处理的问题。未经处理的电池正、负极材料以及聚烯烃隔膜等化学物质，会对生态环境造成严重污染，因此，研发一种高效的镍钴锰酸锂-钛酸锂回收方法既有利于环境保护，又可以避免资源浪费。

镍钴锰酸锂-钛酸锂电池主要包括正极、负极、电解液以及隔膜四部分，目前，镍钴锰酸锂-钛酸锂电池回收工艺通常需要先将镍钴锰酸锂-钛酸锂电池拆解破碎、再通过化学溶剂浸出、萃取、沉淀等工艺获取锂、钴、镍、锰等有价金属。现有工艺在拆解环节主要通过高温加热的方式对电池液和隔膜进行分选，在加热过程中产生大量含有氯化物、二恶英等有害成分的烟气，对环境产生二次污染。

另外，现有工艺通常采用强酸和双氧水溶解废旧电池的正极电池粉，电池粉中的铜、铁和铝同时进入溶液中，后续除杂步骤会产生大量的废渣，同时酸和碱的消耗量巨大，造成资源浪费和回收成本提升。此外，现有技术中钛和镍钴锰锂的分离率和镍钴锰回收率均不理想。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种废旧镍钴锰酸锂-钛酸锂电池的回收方法，包括如下步骤：

步骤1：将经过预处理的废旧镍钴锰酸锂-钛酸锂电池进行破碎，得到破碎物料；

步骤2：将所述破碎物料放于在密闭环境下加热反应，通过负压收集冷凝的电解液，得到固态物料，所述反应温度为100-250℃；

步骤3：将所述固态物料进行物理分离，得到铜、铁、铝、隔膜和电池粉；

步骤4：将所述物理分离后得到的电池粉中加入添加物A和添加物B，混合均匀后在氮气保护气氛中焙烧，其中添加物A为硫酸钠、氯化钠的一种或两种，添加物B为单质碳、单质硫中的一种或两种；

步骤5：将焙烧后的电池粉加入到水中，在氮气保护条件下不断搅拌，同时缓慢加入98％的浓硫酸，调节溶液中的PH值为0.5-2.5，其中电池粉和水的质量比为1：2.5-10；

步骤6：在氮气保护气氛条件下过滤，过滤后的溶液通入空气或氧气，不断搅拌2-10h，过滤得H₂TiO₃沉淀和硫酸镍钴锰锂溶液；

步骤7：向所述硫酸镍钴锰锂溶液加入水和除杂剂，将所述硫酸镍钴锰锂溶液的pH值调节至3.5-5.0，过滤得去除杂质后的硫酸镍钴锰锂溶液；

步骤8：向所述去除杂质后的硫酸镍钴锰锂溶液中加入离子浓度调节剂，使得所述除杂后的硫酸镍钴锰锂溶液中镍钴锰的摩尔比为1:1:1、5:2:3、6:2:2或8:1:1中的一种，之后加入氢氧化钠溶液，再经过过滤、洗涤、干燥得到镍钴锰三元素复合氢氧化物，过滤后所得锂溶液，经过碳酸钠沉淀、过滤、洗涤、干燥得到碳酸锂。

优选的，所述步骤3还包括如下步骤：

将所述固态物料进行二次破碎，二次破碎后物料直径小于1.5cm；

将所述二次破碎后的物料进行筛分，再通过磁选和重力分选得到铜、铁、铝、隔膜和电池粉。