一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池回收技术领域，公开了一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法，包括放电、破碎、干燥、分选得到黑粉、碱浸泡除铝、制备偏铝酸钠、分离碳材、回收铜、制备镍钴锰混合盐溶液、配盐，共沉淀合成前驱体。本发明专利技术具有以下优点和效果：本发明专利技术使用的原料常见易得，工艺简单，对设备要求低，适合大规模生产；制备的混合盐杂质含量低，无需萃取处理，可直接用于合成前驱体，成本低；电池回收效率高，排放少，绿色环保。绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池回收
，特别涉及一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高，体积小，使用寿命长，安全性高，环境污染小，无记忆效应等优点。自锂离子电池商业化以来，经过30年的发展，锂离子电池已逐步取代传统铅酸电池。
[0003]作为锂离子电池的重要分支之一，综合考虑能量密度、循环寿命、成本等各项性能，三元锂离子电池的优势突出，备受青睐，已被广泛应用于3C，新能源汽车，储能等领域。尤其是新能源汽车领域，近年来，受环境污染的困扰及化石能源不足的影响，新能源汽车处于井喷式发展阶段，三元锂离子电池的需求量持续增长。
[0004]三元电池需求量增加，将带来以下两个问题：(1)资源短缺，一方面，制造三元电池的部分原料在地壳中储量低且分布不均匀，需求量增加将导致资源短缺问题更为严峻，另一方面，受国际政治关系影响，上游原料资源供应紧张，价格上涨，与锂电相关材料价格屡创新高；(2)环境污染，三元锂动力电池平均寿命3
‑
5年，超过生命周期需要进行报废处理，如不妥善处理，电池中的氟化物，镍钴锰等重金属，将造成严重污染，对环境造成巨大压力。
[0005]通过对废旧锂离子电池中Li进行资源化回收、利用不仅有利于解决资源短缺问题，而且有利于减轻环境污染压力。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法，该方法使用的原料常见易得，工艺简单，对设备要求低，适合大规模生产；制备的混合盐杂质含量低，无需萃取处理，可直接用于合成前驱体，成本低；电池回收效率高，排放少，绿色环保。
[0007]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法，包括以下步骤，
[0008]S1，将三元锂离子电池放电、破碎、烘干、分选，得到黑粉；
[0009]S2，用碱浸泡黑粉后，压滤得到除铝黑粉、滤液1；
[0010]S4，使用酸、还原剂浸出除铝黑粉中镍钴锰，压滤后得到碳材、滤液2；
[0011]S5，向滤液2中添加铁粉，压滤后得到铜、滤液3；
[0012]S6，向滤液3中加入氧化剂，再加碱调节pH，氢氧化铁沉淀后，压滤得到氢氧化铁、滤液4；
[0013]S7，使用碱调节滤液4pH值，沉淀镍钴锰，经压滤、水洗后得到镍钴锰氧化物和滤液5；
[0014]S8，反溶镍钴锰氢氧化物制备镍钴锰混合盐溶液；
[0015]S9，配盐，共沉淀合成前驱体。
[0016]本专利技术的进一步设置为：S9中，前驱体为三元或四元前驱体，前驱体化学通式为：Ni
a
Co
b
Mn
c
Al1‑
a
‑
b
‑
c
(OH)2,其中0.3≤a≤0.96，0＜b≤0.2，0＜c≤0.3，前驱体振实密度为1.6
‑
2.4g/cm3，D50为3
‑
10μm。
[0017]本专利技术的进一步设置为：S9中，合成前驱体的盐浓度为0.18
‑
0.23mol/L，碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种，碱浓度为4
‑
11mol/L,氨水浓度为10
‑
15mol/L，n(碱)：n(盐)＝2.0
‑
2.1,n(氨)：n(盐)＝1
‑
2。
[0018]本专利技术的进一步设置为：S1中，废旧电池使用盐溶液浸泡放电，盐为氯化钠、硫酸钠、氯化钾、硫酸钾中的一种或几种，放电后烘干，烘干温度为180
‑
230℃，烘干时间为1
‑
6h，分选包括气流分选和重力分选，分选后铜箔中镍钴锰酸锂含量小于0.5％，铝箔中镍钴锰酸锂含量小于1％，黑粉中铜含量小于2％，铝含量小于4％。。
[0019]本专利技术的进一步设置为：包括S3，向滤液1中加入酸，得到氢氧化铝沉淀，沉淀经洗涤、压滤后，加入液碱回收铝制备偏铝酸钠。
[0020]本专利技术的进一步设置为：包括S10，向滤液5中加入碳酸钠沉锂，经水洗、过滤、重结晶得到高纯碳酸锂。
[0021]本专利技术的进一步设置为：S2中，使用碱浸泡黑粉除铝，碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种，碱浓度为0.1
‑
10mol/L，碱浸固液比为1:2～1:10，n(碱):n(铝)＝1
‑
3，碱浸温度为60
‑
100℃，浸出时间为3
‑
8h。
[0022]本专利技术的进一步设置为：S3中，使用硫酸调节pH沉淀铝，其中硫酸浓度为1
‑
4mol/L,氢氧化铝沉淀pH值为4
‑
6，反应时间为3
‑
5h，氢氧化铝水洗除杂，水洗固液比为1:1
‑
1:5，水洗2
‑
5次，水洗温度为30
‑
60℃，向氢氧化铝中加入5
‑
10mol/L氢氧化钠，控制溶液pH＞11，反应3
‑
5h，反应温度为60
‑
80℃，过滤得到偏铝酸钠溶液。
[0023]本专利技术的进一步设置为：S4中，采用酸、还原剂浸出黑粉中镍钴锰，浸出温度为60
‑
90℃，浸出时间为6
‑
12h，酸为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几种，还原剂为双氧水、焦亚硫酸钠中的一种或两种。
[0024]本专利技术的进一步设置为：S5中，采用铁粉除铜，铁粉加入量为铜物质量的1.1
‑
1.5倍，反应温度为80
‑
90℃，反应时间为1
‑
2h；S6中，氧化剂为双氧水或臭氧中的一种或两种，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水中的一种或多种，除铁铝pH为3.8～4.5，反应温度为80
‑
90℃，反应时间为3
‑
5h；S7中，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水中的一种或多种，镍钴锰沉淀pH值为7
‑
9.5，水洗固液比为1:2
‑
1:5，水洗时间为1
‑
2h，水洗温度为30
‑
70℃。
[0025]本专利技术的进一步设置为：S8中，使用浓硫酸、双氧水反溶镍钴锰沉淀，m(镍钴锰沉淀)：m(浓硫酸)：m(27％双氧水)＝1:1
‑
1.1:0.6
‑
0.7,固液比为1:2
‑
1:4，得到的盐溶液pH为3
‑
4。
[0026]本专利技术的进一步设置为：S10中，首先将含锂废水浓缩，浓缩后锂浓度为15
‑
20g/L，调节溶液pH＞13，控制反应温度为80
‑
100℃，随后加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法，其特征在于包括以下步骤，S1，将三元锂离子电池放电、破碎、烘干、分选，得到黑粉；S2，用碱浸泡黑粉后，固液分离得到除铝黑粉、滤液1；S4，使用酸、还原剂浸出除铝黑粉中镍钴锰，固液分离得到碳材、滤液2；S5，向滤液2中添加铁粉，固液分离得到铜、滤液3；S6，向滤液3中加入氧化剂，再加碱调节pH，氢氧化铁沉淀后，固液分离得到氢氧化铁、滤液4；S7，使用碱调节滤液4pH值，沉淀镍钴锰，经压滤、水洗后得到镍钴锰氧化物和滤液5；S8，反溶镍钴锰氢氧化物制备镍钴锰混合盐溶液；S9，配盐，共沉淀合成前驱体。2.根据权利要求1所述的一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法，其特征在于：S9中，前驱体为三元或四元前驱体，前驱体化学通式为：Ni
a
Co
b
Mn
c
Al1‑
a
‑
b
‑
c
(OH)2,其中0.3≤a≤0.96，0＜b≤0.2，0＜c≤0.3，前驱体振实密度为1.6
‑
2.4g/cm3，D50为3
‑
10μm；。3.根据权利要1或2所述的一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法，其特征在于：S9中，合成前驱体的盐浓度为0.18
‑
0.23mol/L，碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种，碱浓度为4
‑
11mol/L,氨水浓度为10
‑
15mol/L，n(碱)：n(盐)＝2.0
‑
2.1,n(氨)：n(盐)＝1
‑
2。4.根据权利要求1或2所述的一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法，其特征在于：包括S10，向滤液5中加入碳酸钠沉锂，经水洗、过滤、重结晶得到高纯碳酸锂。5.根据权利要求1或2所述的一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法，其特征在于：S2中，使用碱浸泡黑粉除铝，碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种，碱浓度为0.1
‑
10mol/L，碱浸固液比为1:2～1:10，n(碱):n(铝)＝1
‑
3，碱浸温度为60
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100℃，浸出时间为3
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8h。6.根据权利要求3所述的一种回收废旧三元锂离子电池制备前驱体的方法，其特征在于：包括S3，向滤液1中加入酸，得到氢氧化铝沉淀，沉淀经洗涤、压滤后，加入液碱回收铝制备偏铝酸钠；S3中，使用硫酸调节pH沉淀铝，其中硫酸浓度为1
‑
4mol/L,氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷青国，刘长来，夏诗忠，陈琳，王飞，刘持欢，
申请(专利权)人：骆驼集团资源循环襄阳有限公司，
类型：发明
国别省市：