[发明专利]一种废锂离子电池极粉混料的绿色还原浸出方法

说明书

本发明公开一种废锂离子电池极粉混料的绿色还原浸出方法，涉及废锂电池资源循环技术领域。将废锂电池破碎分选得到的正负极粉混料加水化浆后，加入硝酸盐作为催化剂，在酸性体系中使混料中的铝箔/粉被氧化成三价铝离子，同时生成氮氧化合物，氮氧化合物与混料中的钴酸锂或镍钴锰酸锂发生还原浸出反应，获得锂、钴、镍、锰和硝酸盐等的混合盐溶液，使废锂电池极粉混料中有价金属得到绿色高效浸出。本发明通过向反应体系添加催化剂，促进了铝单质和高价态钴、镍、锰的固相氧化还原，实现了极粉混料自含组分间的相互转化，工艺简单、反应强度大，克服了传统湿法还原浸出需要消耗大量氧化还原药剂的问题。

技术领域

本发明涉及废锂电池资源循环，特别涉及一种废锂离子电池极粉混料的绿色还原浸出方法。

背景技术

随着国内新能源汽车行业蓬勃发展，锂离子电池产量连年增加，若将锂电池的平均寿命按照5年计算，那么未来几年将进入到锂离子电池大规模退役的热潮。据相关数据统计，2021年我国废旧锂离子电池的量达到了近60万吨，预计2025年将超过200万吨。废锂离子电池中含有许多有价资源，如锂、钴、镍等，是一种非常重要的城市矿产资源，对其进行回收经济与环境效益高，也是锂钴资源战略安全的根本保障。

目前，废锂离子电池机械化破碎分选预处理已得到了较多的应用，可分别得到正负极粉混料、铜箔、铝箔、外壳和隔膜等，其中成分复杂而价值高的正负极粉混料的回收是行业研究的重点内容。破碎分选得到的极粉混料通常含有正极锂粉（钴酸锂、镍钴锰酸锂等）、负极石墨粉和部分铝箔/粉等组分。行业普遍采用酸溶或碱溶先将极粉中的铝进行分离，然后再通过火法或湿法还原-无机酸或有机酸浸出的途径来提取极粉中的锂、钴、镍、锰等有价金属。火法还原过程中需要较多的能耗，且会排放污染性气体；而湿法还原过程往往需要消耗较多还原剂，如H₂O₂、草酸、酒石酸和抗坏血酸等，药剂成本较高。因此，开发一种绿色经济的极粉混料还原浸出方法，对废锂离子电池资源循环和环境保护的意义重大。

发明内容

针对火法还原能耗高且会排放污染性气体以及湿法还原消耗还原剂多造成药剂成本高等技术问题，本发明提供一种废锂离子电池极粉混料的绿色还原浸出方法，低成本、高效率地浸出废锂电池极粉混料中的有价金属。废锂离子电池极粉混料的绿色还原浸出反应原理为：

（1）Al + NO₃^- + H⁺→Al³⁺ + NO_x + H₂O

（2）LiCoO₂ + NO_x + H⁺→Li⁺ + Co²⁺ + NO₃^- + H₂O

（3）LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂ + NO_x + H⁺→Li⁺ + Ni²⁺ + Co²⁺ + Mn²⁺+ NO₃^- + H₂O

总反应：Al + LiCoO₂ + LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂ + H⁺→Al³⁺ + Li⁺ + Ni²⁺ + Co²⁺ + Mn²⁺ + H₂O