一种利用路易斯酸选择性回收废旧锂离子电池正极材料中锂的方法技术

本发明专利技术涉及废旧锂离子电池回收技术领域，提供了一种利用路易斯酸选择性回收废旧锂离子电池正极材料中锂的方法。本发明专利技术将废旧锂离子电池正极材料与路易斯酸混合进行焙烧处理，利用路易斯酸熔体中过渡金属氧化还原对的电化学氧化还原电位，与废旧锂离子电池材料发生氧化还原反应，锂离子形成可溶性锂盐从锂离子电池正极材料中脱除，再通过浸出和沉淀得到锂盐，实现废旧锂离子电池正极材料中锂的高效选择性提取。本发明专利技术流程短，不产生废气和废水，锂选择性高，所得锂盐纯度高。采用本发明专利技术的方法对废旧离子电池正极材料中的锂进行提取，锂的浸出率和浸出选择性分别达到95％以上，回收率达到96％以上，锂盐的纯度达到99wt％以上。锂盐的纯度达到99wt％以上。锂盐的纯度达到99wt％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种利用路易斯酸选择性回收废旧锂离子电池正极材料中锂的方法


[0001]本专利技术涉及废旧离子电池回收
，尤其涉及一种利用路易斯酸选择性回收废旧锂离子电池正极材料中锂的方法。

技术介绍

[0002]近年来电动汽车产业的蓬勃发展，推动了动力锂离子电池需求的快速增长。动力电池使用寿命约为3～8年，据预测，2020年我国动力锂离子电池累计退役量将达36万吨，一方面，报废电池由于含有重金属和含氟有机物，存在明显的环境风险；另一方面，其中含有大量锂、钴等有价元素，具有显著经济价值。因此报废后的废旧动力电池高效资源回收技术需求迫切。
[0003]目前，废旧锂离子电池正极材料的回收方法主要有湿法冶金和高温火法处理。湿法冶金法通常以酸、碱溶液为介质，将金属元素转移到浸出液中，从浸出液分离金属元素并制备相应产品。该工艺回收产品纯度高，但杂质分离困难且锂的夹带损失严重，消耗大量酸/碱、有机液，对设备的腐蚀严重，易造成二次污染。
[0004]对于高温火法回收处理，CN107988483A公开了一种废旧锂离子电池中有价金属回收的方法，将废旧锂离子电池与碳粉混合后，入回转窑进行低温还原性焙烧，得到焙烧产物，该技术流程短，但锂、铝资源难以有效回收，能耗较高且产生大量废气。CN111733326A公开了一种高效回收废旧锂离子电池三元正极材料的方法。该方法将废旧锂离子电池阴极的正极粉末和生物质粉末焙烧，将焙烧产物进行碳酸化浸出，滤液回收得到磷酸锂；硫酸浸出滤渣，沉淀去除浸出液中的金属杂离子得到净化浸出液，向净化浸出液中补充金属盐，再共沉淀得到镍钴锰三元前驱体。该法得到的焙烧产物中锂盐为碳酸锂，碳酸锂溶解度差，不适合规模化生产。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种利用路易斯酸选择性回收废旧锂离子电池正极材料中锂的方法。本专利技术提供的方法方法流程短、不产生废气和废水，能够实现锂的高选择性提取，所得锂盐纯度高。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]一种利用路易斯酸选择性回收废旧锂离子电池正极材料中锂的方法，包括以下步骤：
[0008]将废旧锂离子电池正极材料和路易斯酸混合后进行焙烧处理，得到焙烧产物；
[0009]将所述焙烧产物依次进行浸出、固液分离，得到富锂溶液和固体渣；
[0010]将所述富锂溶液进行沉淀处理，得到锂盐；
[0011]从所述固体渣中回收有价金属。
[0012]优选的，所述路易斯酸为过渡金属卤化物、过渡金属硫酸盐和过渡金属硝酸盐中
的一种或几种；所述过渡金属卤化物包括过渡金属氯化物、过渡金属溴化物和过渡金属碘化物中的一种或几种。
[0013]优选的，所述过渡金属氯化物包括ZnCl2、CuCl2、MnCl2、FeCl2和NiCl2中的一种或几种；所述过渡金属溴化物包括CuBr2、FeBr2、NiBr2和ZnBr2中的一种或几种；所述过渡金属碘化物包括CuI2、FeI2、NiI2和ZnI2中的一种或几种；所述过渡金属硫酸盐包括ZnSO4、CuSO4、MnSO4和NiSO4中的一种或几种；所述过渡金属硝酸盐包括Zn(NO3)2、Cu(NO3)2、Mn(NO3)2和Ni(NO3)2中的一种或几种。
[0014]优选的，所述废旧锂离子电池正极材料和路易斯酸的摩尔比为(0.01～9):1。
[0015]优选的，当所述路易斯酸为过渡金属卤化物或过渡金属硫酸盐时，所述焙烧处理的温度为200～1200℃；当所述路易斯酸为过渡金属硝酸盐时，所述焙烧处理的温度为40～1200℃；
[0016]所述焙烧处理的时间为0.1～8h，焙烧气氛为空气、氧气、氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或几种。
[0017]优选的，所述浸出用浸出剂的pH值为5～9，所述浸出的温度为25～100℃，时间为10～300min，固液比为0.1～5000g
·
L
‑1。
[0018]优选的，所述富锂溶液中锂的浓度为1～50g
·
L
‑1。
[0019]优选的，所述沉淀处理为：将所述富锂溶液和沉淀剂混合进行沉淀反应，得到锂盐，所述锂盐的纯度不低于99wt％。
[0020]优选的，所述沉淀剂包括碳酸盐、磷酸盐和二氧化碳中的一种或几种；所述沉淀反应的温度为25℃以上，时间为0.5～6h。
[0021]优选的，所述从固体渣中回收有价金属的方法包括以下步骤：将所述固体渣依次进行酸浸和沉淀，得到金属盐；
[0022]或，包括以下步骤：将所述固体渣依次进行酸浸、萃取和反萃，得到金属盐。
[0023]本专利技术提供了一种利用路易斯酸选择性回收废旧锂离子电池正极材料中锂的方法，本专利技术将废旧锂离子电池正极材料和路易斯酸混合后进行焙烧处理，将焙烧产物依次进行浸出处理和固液分离，将得到的富锂溶液进行沉淀处理，得到锂盐。本专利技术提供的方法将废旧锂离子电池正极材料与路易斯酸混合进行焙烧处理，利用路易斯酸熔体中过渡金属氧化还原对的电化学氧化还原电位，与废旧锂离子电池材料发生氧化还原反应，锂离子形成可溶性锂盐(卤化锂、硫酸锂或硝酸锂)从锂离子电池正极材料中脱除，之后通过浸出和沉淀处理回收得到锂盐，实现了废旧锂离子电池正极材料中锂的高效选择性提取。进一步的，本专利技术对浸出处理所得固体渣中的金属元素进行回收处理，能够同时实现废旧离子电池正极材料中Ni、Co、Mn等有价金属的回收。进一步的，本专利技术在浸出处理过程中采用pH值为5～9的近中性浸出剂，无需使用强酸强碱试剂即可实现锂的高效浸出。
[0024]本专利技术提供的方法流程短，不产生废气和废水，锂的选择性高，所得锂盐的纯度高。实施例结果表明，采用本专利技术的方法对废旧锂离子电池正极材料中的锂进行提取，锂的浸出率和浸出选择性分别达到95％以上，回收率达到96％以上，所得锂盐的纯度达到99wt％以上。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例中利用路易斯酸选择性回收废旧锂离子电池正极材料中锂的流程示意图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种利用路易斯酸选择性回收废旧锂离子电池正极材料中锂的方法，包括以下步骤：
[0027]将废旧锂离子电池正极材料和路易斯酸混合后进行焙烧处理，得到焙烧产物；
[0028]将所述焙烧产物依次进行浸出、固液分离，得到富锂溶液和固体渣；
[0029]将所述富锂溶液进行沉淀处理，得到锂盐；
[0030]从所述固体渣中回收有价金属。
[0031]本专利技术将废旧锂离子电池正极材料和路易斯酸混合后进行焙烧处理，得到焙烧产物。本专利技术对所述废旧锂离子电池正极材料的种类没有特殊要求，本领域技术人员熟知的废旧锂离子电池正极材料都可以使用本专利技术的方法进行锂的选择性回收。在本专利技术的具体实施例中，所述废旧锂离子电池正极材料优选为废旧锰酸锂正极材料、废旧钴酸锂正极材料、废旧镍酸锂正极材料、废旧镍钴铝酸锂正极材料、废旧镍钴锰酸锂正极材料和废旧磷酸铁锂正极材料中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用路易斯酸选择性回收废旧锂离子电池正极材料中锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：将废旧锂离子电池正极材料和路易斯酸混合后进行焙烧处理，得到焙烧产物；将所述焙烧产物依次进行浸出、固液分离，得到富锂溶液和固体渣；将所述富锂溶液进行沉淀处理，得到锂盐；从所述固体渣中回收有价金属。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路易斯酸为过渡金属卤化物、过渡金属硫酸盐和过渡金属硝酸盐中的一种或几种；所述过渡金属卤化物包括过渡金属氯化物、过渡金属溴化物和过渡金属碘化物中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述过渡金属氯化物包括ZnCl2、CuCl2、MnCl2、FeCl2和NiCl2中的一种或几种；所述过渡金属溴化物包括CuBr2、FeBr2、NiBr2和ZnBr2中的一种或几种；所述过渡金属碘化物包括CuI2、FeI2、NiI2和ZnI2中的一种或几种；所述过渡金属硫酸盐包括ZnSO4、CuSO4、MnSO4和NiSO4中的一种或几种；所述过渡金属硝酸盐包括Zn(NO3)2、Cu(NO3)2、Mn(NO3)2和Ni(NO3)2中的一种或几种。4.根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池正极材料和路易斯酸的摩尔比为(0.01～9):1。5.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇霞，关婷，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：