回收废旧锂离子电池中金属元素的方法技术

本发明专利技术公开了一种回收废旧锂离子电池中金属元素的方法，包括以下步骤：(1)将机械粉碎后的废旧电池粉分散到氢氧化钠溶液中进行溶解，溶解后以旋流分离的方法在溶液上层分离出塑料粉和碳粉、下层分离出铜粉和电极粉；(2)获得氢氧化铝沉淀；(3)获得硫酸铜固体粉末；(4)获得碳酸锂沉淀；(5)获得草酸钴。本发明专利技术实现了电池粉中所含金属元素钴、铜、铝和锂的全面分离，利用该方法制得的氢氧化铝、硫酸铜、草酸钴和碳酸锂均匀一致、结晶度高，本发明专利技术实现了电池材料的回收循环再利用，且该方法成本较低，适合工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括以下步骤：(1)将机械粉碎后的废旧电池粉分散到氢氧化钠溶液中进行溶解，溶解后以旋流分离的方法在溶液上层分离出塑料粉和碳粉、下层分离出铜粉和电极粉；(2)获得氢氧化铝沉淀；(3)获得硫酸铜固体粉末；(4)获得碳酸锂沉淀；(5)获得草酸钴。本专利技术实现了电池粉中所含金属元素钴、铜、铝和锂的全面分离，利用该方法制得的氢氧化铝、硫酸铜、草酸钴和碳酸锂均匀一致、结晶度高，本专利技术实现了电池材料的回收循环再利用，且该方法成本较低，适合工业化大规模生产。【专利说明】
本专利技术涉及一种，用于提取废旧锂离子电池中钴、铜、铝、锂四种金属元素。
技术介绍
随着锂离子电池在各种便携式电子设备、电动工具及电动汽车中的广泛应用，全世界每年产生的废旧锂离子电池以数十亿粒计算。锂离子电池一般由正极材料、负极材料和集流体等部件组成，包含了钴、锂、铜、铝等价格较昂贵的金属元素，这些金属元素占电池总成本的70~80%。每年锂离子电池数十亿粒的消耗量对不可再生的金属资源的消耗是相当大的，同时钴等重金属元素具有较大的毒性，一旦废旧锂离子电池的随意抛弃会造成严重的环境污染，因此，回收处理锂离子电池中含量和经济价值高的金属，不仅对自然资源循环再利用具有重要意义，而且还能有效保护社会环境，促进整个社会的良性经济发展。 当前，锂离子电池的回收处理主要集中在正极材料中钴元素的提取，已经工业化应用的废旧锂离子电池回收处理方法主要有两类:高温火法煅烧与湿法浸出相结合处理技术和全湿法浸出处理技术。火法与湿法相结合处理技术主要包括破碎、剥离、焚烧和湿法浸出分离等过程，其特点是工艺相对简单，回收利用效率高，但一次性投资大，能耗较高，技术要求和运行成本都比较高。同时，焚烧过程产生的烟气中可能产生二恶英类，以及硫氧化物和氮氧化物等酸性气态污染物、烟尘和重金属污染物，需要配备专门的烟气净化处理设备，大大增加了废电池处理的成本。湿法浸出处理主要包括电池破碎或剥离、酸浸出和分离等过程。具有投资少、成本低、建厂速度快、利润高、工艺灵活等优势。然而，现行湿法处理因工艺较复杂、资源回收率低和二次污染较严重等问题影响了其被广泛推广。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述的不足，提供了一种，能够提取废旧锂离子电池中钴、铜、铝、锂四种金属元素。 本专利技术的技术方案包括以下步骤: (I) 10~100g机械粉碎后废旧电池粉分散到I~100L浓度为0.1~lmol/L氢氧化钠溶液中进行溶解，溶解后以旋流分离的方法在溶液上层分离出塑料粉和碳粉、下层分离出铜粉和电极粉； (2)对步骤(1)中所得的溶液调节PH值在4~10之间来获得氢氧化铝沉淀；(3)对步骤(1)中分离出的铜粉和电极粉在600°C进行热处理5h，使其中的铜粉完全氧化成氧化铜，再将混合粉体分散到I~100L浓度为I~lOmol/L的硫酸溶液中，待氧化铜完全溶解后利用旋液分离获得固态电极粉和硫酸铜溶液，在80°C的条件下加热硫酸铜溶液结晶获得硫酸铜固体粉末； (4)将步骤(3)中的固态电极粉加入到硫酸和双氧水混合溶液中，待电极粉完全溶解后，用2-乙基己基膦酸单-2-乙基己酯萃取其中的锂元素，在萃取液中通入10~100mL 二氧化碳，可以获得碳酸锂沉淀； (5)在剩余的溶液中加入10~100g草酸来沉淀钴元素获得草酸钴。 其中，步骤(2)中通过加入I~100L，浓度为I~10mol/L的硫酸来调节PH值。 步骤⑷中硫酸和双氧水混合溶液中,硫酸和双氧水的摩尔比为1: 0.1~10,而每Ikg电池粉加入到I~10mol硫酸和双氧水的混合溶液中。另外,步骤(4)中2-乙基己基膦酸单-2-乙基己酯与锂元素的摩尔比为1: 0.1~10。 本专利技术的有益效果是: (I)实现了电池粉中所含金属元素钴、铜、铝和锂的全面分离； (2)利用该方法合成的材料氢氧化铝、硫酸铜、草酸钴和碳酸锂均匀一致、结晶度闻; (3)本专利技术中所得到的氢氧化铝、硫酸铜、草酸钴和碳酸锂实现了电池材料的回收循环再利用，该方法成本较低，尤其适合工业化大规模生产。 【具体实施方式】 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的，均可以以任何方式组合。 本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。 以下结合实施实例对本专利技术作进一步详细描述。 实施例子I 将1g机械粉碎后废旧电池粉分散到IL浓度为0.lmol/L氢氧化钠溶液中，待电池粉中可溶解部分完全溶解后，以旋流分离的方法在溶液上层分离出塑料粉和碳粉、下层分离出铜粉和电极粉，所得的溶液通过加入IL浓度为lmol/L的硫酸来调节PH值到4来获得氢氧化铝沉淀。接着对铜粉和电极粉在600°C进行热处理5h，使得其中的铜粉完全氧化成氧化铜，再将混合粉体分散到IU农度为lmol/L的硫酸溶液中,待氧化铜完全溶解后利用旋液分离获得固态电极粉和硫酸铜溶液。硫酸铜固体粉末通过在80°C加热硫酸铜溶液结晶获得。将剩余的固体电池粉加入到摩尔比为1: 0.1的硫酸和双氧水混合溶液中，其中每Ikg电池粉加入到Imol硫酸和双氧水的混合溶液中。待电极粉完全溶解后，用2-乙基己基膦酸单2-乙基己酯以摩尔比1: 0.1萃取其中的锂元素，在剩余的溶液中加入1g草酸来沉淀钴元素获得草酸钴，在萃取液中通入1mL 二氧化碳，可以获得碳酸锂沉淀。从而实现了钴、铜、铝和锂的分离。通过本方法的回收处理，本实施例中铝回收率为95%，铜回收率为92%，钴的回收率为93%，锂的回收率为77%。 实施例子2 将100g机械粉碎后废旧电池粉分散到100L浓度为lmol/L氢氧化钠溶液中，待电池粉中可溶解部分完全溶解后，以旋流分离的方法在溶液上层分离出塑料粉和碳粉、下层分离出铜粉和电极粉，所得的溶液通过加入100L浓度为lOmol/L的硫酸来调节PH值到10来获得氢氧化铝沉淀。接着对铜粉和电极粉在600°C进行热处理5h，使得其中的铜粉完全氧化成氧化铜，再将混合粉体分散到100L浓度为10mol/L的硫酸溶液中，待氧化铜完全溶解后利用旋液分离获得固态电极粉和硫酸铜溶液。硫酸铜固体粉末通过在80°C加热硫酸铜溶液结晶获得。将剩余的固体电池粉加入到摩尔比为1: 10的硫酸和双氧水混合溶液中，其中每Ikg电池粉加入到10mol硫酸和双氧水的混合溶液中，待电极粉完全溶解后，用2-乙基己基膦酸单2-乙基己酯以摩尔比1: 10萃取其中的锂元素，在剩余的溶液中加入10ml草酸来沉淀钴元素获得草酸钴，在萃取液中通入100mL 二氧化碳，可以获得碳酸锂沉淀。从而实现了钴、铜、铝和锂的分离。通过本方法的回收处理，本实施例中铝回收率为96%，铜回收率为94%，钴的回收率为96%，锂的回收率为75%。 实施例子3 将10g机械粉碎后废旧电池粉分散到IL浓度为lmol/L氢氧化钠溶液中，待电池粉中可溶解部分完全溶解后，以旋流分离的方法在溶液上层分离出塑料粉和碳粉、下层分离出铜粉和电极粉，所得的溶液通过加入100L浓度lmol/L的硫酸来调节PH值为4来获得氢氧化铝沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收废旧锂离子电池中金属元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)10～1000g机械粉碎后废旧电池粉分散到1～100L浓度为0.1～1mol/L氢氧化钠溶液中进行溶解，溶解后以旋流分离的方法在溶液上层分离出塑料粉和碳粉、下层分离出铜粉和电极粉；(2)对步骤(1)中所得的溶液调节PH值在4～10之间来获得氢氧化铝沉淀；(3)对步骤(1)中分离出的铜粉和电极粉在600℃进行热处理5h，使其中的铜粉完全氧化成氧化铜，再将混合粉体分散到1～100L浓度为1～10mol/L的硫酸溶液中，待氧化铜完全溶解后利用旋液分离获得固态电极粉和硫酸铜溶液，在80℃的条件下加热硫酸铜溶液结晶获得硫酸铜固体粉末；(4)将步骤(3)中的固态电极粉加入到硫酸和双氧水混合溶液中，待电极粉完全溶解后，用2‑乙基己基膦酸单‑2‑乙基己酯萃取其中的锂元素，在萃取液中通入10～1000mL二氧化碳，可以获得碳酸锂沉淀；(5)在剩余的溶液中加入10～1000g草酸来沉淀钴元素获得草酸钴。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：舒杰，刘望才，施江焕，陈效宁，张皓荐，
申请(专利权)人：宁波卡尔新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33