[发明专利]锂离子电池正极材料浸出液的除氟方法及应用

说明书

本发明涉及废动力电池浸出液净化除杂领域，具体而言，涉及锂离子电池正极材料浸出液的除氟方法及应用。除氟方法包括：将正极材料、酸溶液和还原剂混合，进行还原酸浸反应，固液分离后得到正极浸出液；将正极浸出液与碳酸盐混合，进行絮凝沉淀，然后固液分离，得到第一除氟溶液；将第一除氟溶液与絮凝剂混合均匀后，再向其中加入碳酸盐，进行絮凝沉淀，然后固液分离，得到第二除氟溶液；在步骤（b）和步骤（c）中，絮凝沉淀的过程中，混合物料的pH为4~6。本发明在实现深度除氟的同时，最大限度地减少絮凝剂和碳酸盐的用量；极大地降低了Ni和/或Co和/或Mn的损失率；操作简单，周期短，成本低。

技术领域

本发明涉及废动力电池浸出液净化除杂领域，具体而言，涉及锂离子电池正极材料浸出液的除氟方法及应用，更具体地，涉及锂离子电池正极材料浸出液的除氟方法和锂离子电池正极材料中回收镍钴锰的方法。

背景技术

动力锂电池由正负极材料、集流体、电解质（一般为LiPF₆）、粘结剂PVDF等部件构成，电解质、粘结剂PVDF或者正极材料改性所用到的氟化物含有一定量F元素。正极材料经酸浸后，杂质F元素会大量进入浸出液中，在对浸出液有价金属回收时，F的腐蚀性能严重影响设备正常运行，且影响后续利用净化除杂得到的前驱体溶液制备前驱体的质量。因此，有必要对废动力电池浸出液进行深度除氟。

专利CN110669933A公开了一种去除镍钴锰溶液中氟的方法，该方法将锂电池集流体酸浸得到的硫酸铝溶液加入到镍钴锰溶液中，利用碱调节溶液pH至一定pH值，实现F的深度除杂。

专利CN106745343A公开了一种硫酸镍钴锰溶液除氟、硅离子的方法，该方法利用P507作为萃取剂，Ni、Co、Mn萃至有机相，而氟、硅、钠留于水相，实现氟、硅除杂目的。

专利CN102586804A公开了一种电解金属锰生产用硫酸锰溶液中氟离子去除方法，该方法往硫酸锰溶液中加入除氟剂碳酸钙和硅藻土去除溶液中氟离子，可将氟离子含量降至60µg/g以下，且未造成溶液中锰损失。

专利CN108118152A公开了一种高效去除硫酸锰溶液中氟离子的方法，该方法通过往含氟的硫酸锰溶液中加入一定量的固体氢氧化铈，在一定温度及pH下，搅拌、静置各12~18h，F离子含量可由3200ppm下降至87ppm，除氟率为97%左右。

但是，上述方法虽能实现F的脱除，但存在很多不足之处。例如，专利CN106745343A采用萃取手段进行除氟，过程繁琐，成本较高，且制备的溶液残存一定量有机物，对制备前驱体不利；专利CN102586804A引入硅藻土，造成溶液体系复杂；专利CN108118152A实现氟的脱除，除氟周期过长；专利CN110669933A采用氢氧化钠或氨水作为中和剂，在浸出液含Ni/Co/Mn浓度过高或含Fe/Al浓度过高时，Ni/Co/Mn将因局部过碱或夹带等原因，造成损失率过大，并且除氟后液中存在大量的Na⁺或NH₄⁺，这会严重降低前驱体的使用性能。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供锂离子电池正极材料浸出液的除氟方法，通过采用碳酸盐作为中和剂，将混合物料调节至特定pH值，并采用两步絮凝沉淀除氟的手段，在实现深度除氟的同时，最大限度地减少了絮凝剂和碳酸盐的用量；且在除氟过程中极大地降低了Ni和/或Co和/或Mn的损失率。同时，该方法具有操作简单，周期短，成本低，除氟后没有钠离子、铵根离子和有机物等残留等优点，解决了现有技术中存在的Ni、Co、Mn损失严重的问题。

本发明的第二目的在于提供所述一种应用，具体地，提供了锂离子电池正极材料中回收镍钴锰的方法，在所述回收的过程中，Ni和/或Co和/或Mn的损失率低，且没有钠离子、铵根离子和有机物等残留。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：