[发明专利]一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法

说明书

本发明提供了一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法。与现有技术相比，本发明采用酸液浸出废旧锂电池正极粉得到有价元素浸出液，利用正极集流体的废旧铝箔置换浸出液中的镍钴有价金属离子，一步得到高纯度的纳米镍、钴金属单质粉末，不仅可高效回收浸出液中的有价成分，还充分利用了废旧锂电池的铝箔集流体。本发明实现了锂离子电池中有价资源的内部循环利用，工艺流程短，有价金属回收率高，可高效制得高纯度的纳米镍、钴金属粉，对环境保护及资源循环利用有着重要作用。

技术领域

本发明属于能源材料回收技术领域，尤其涉及一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法。

背景技术

自第一次工业革命以来，化石能源消耗与日俱增，化石能源的急剧消耗让人类不得不面对能源枯竭问题，大力发展可再生清洁能源，是如今社会发展的重中之重。

同时，锂离子电池(LIBs)作为清洁能源的高效储能器件被广泛应用于各电子领域。特别是从2015年开始，我国新能源汽车数量急剧上升，相应的动力锂电的退役量也会大幅上升。根据麦肯锡的报告，全球电动汽车产量将从2017年的320万辆增加到2025年的1800万辆左右，并最终在2030年达到3600万辆。并且电动汽车的产量在发展中国家尤其增长，比如中国，2015年和2016年电动汽车的产量分别约为0.25万辆和38万辆。这些数字预计将在未来继续增加。但锂离子电池寿命一般在3～8年，LIBs用量的增加的同时也带来了大量的废旧的电池。

目前，废旧电池的主要研究为提取锂离子电池中的有价金属，比如锂、镍、钴等，而从正极材料上分离下来的铝箔则没有得到很好的利用，这是由于铝是两性金属且较活泼，废旧铝箔堆积起来很容易发生火灾，存在很大的安全隐患。因此，在锂离子电池回收工艺中有效使用废旧铝箔，使得资源利用最大化，对电池回收产业和资源可持续发展有着重大意义。

公开号为CN110668506B的中国专利公开了一种废旧锂离子电池回收再生钴酸锂的方法，其是将废旧锂离子电池正极片剥离铝片得到活性物质，然后通过将钴酸锂正极活性材料加入到含草酸的低共熔溶剂中浸出锂离子和草酸钴沉淀。但该方法中低共熔剂成分复杂，可能会引入杂质，并且也没有高效利用正极片上分离的Al，还需要另外处理Al箔，增加工艺成本。而本发明方法高效利用集流体Al箔，一步得到高纯度的纳米镍钴金属粉末，实现了锂离子电池的内部资源循环。另外该方法最终得到物质为钴酸锂，价值较纳米钴金属粉末低。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法，该方法可高效利用废旧铝箔回收浸出液中的有效成分。

本发明提供了一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法，包括以下步骤：

S1)将废旧锂离子电池的正极片高温碳化后，分离，得到电极活性材料与铝箔；所述废旧锂离子电池为正极材料包括镍和/或钴的废旧锂离子电池；

S2)将所述电极活性材料经酸浸出后，得到浸出液；

S3)将所述铝箔与浸出液混合反应，分离，得到反应后溶液与金属单质。

S4)调节所述反应后溶液的pH值为3～5沉淀铝离子，过滤得到含铝化合物与第一滤液。

优选的，所述废旧锂离子电池为镍钴锰酸锂电池、钴酸锂电池、镍酸锂电池与锰酸锂电池中的一种或多种；

所述步骤S1)中高温碳化的温度为200℃～600℃；所述步骤S1)中分离的方法为水浸；分离后还进行粉碎。

优选的，所述步骤S2)中酸浸出所用的酸选自盐酸、硫酸与硝酸中的一种或多种；所述酸浸出所用酸的浓度为1～5mol/L；所述酸浸出时的固液比为10～60g/L；所述酸浸出的温度为50℃～90℃；所述酸浸出的时间为90～240min。