一种废旧三元锂电池的电解回收方法技术

一种废旧三元锂电池的电解回收方法，包括依次进行的锰锂回收工艺、镍回收工艺、钴回收工艺,每个回收工艺都包括浆液的配制、浸出电解、沉积电解，其中，浸出电解负责将金属从固态转为离子形态以进入电解液，沉积电解负责将金属离子沉积为固态金属以进行回收，三个工艺通过将pH值依次限定为12—14，6—8，2—4的方法，以实现各金属的逐个浸出，从而依序分级的获得碳酸锂、固态的电解锰、固态的电解镍、固态的电解钴。本设计不仅能将各金属单独回收，回收效果较佳，而且生产效率较高，十分适合于规模化生产。生产。生产。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧三元锂电池的电解回收方法


[0001]本专利技术涉及一种废旧三元锂电池的回收工艺，属于电池回收领域，尤其涉及一种废旧三元锂电池的电解回收方法。

技术介绍

[0002]三元锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li(NiCoMn)O2）或者镍钴铝酸锂的锂电池，其相对于钴酸锂电池安全性更高，三元锂离子电池具有容量高、比能量密度大、工作电压高、自放电小、循环性能好等优点，使其可广泛应用于消费电池市场，并占据电动汽车领域动力电池市场的主要份额。此外，废旧锂离子电池中含具有镍、钴、锰、锂等高价值金属，因而，对锂、镍、钴、锰进行回收是十分有价值的技术。
[0003]申请号为202111134969.4，申请日为2021年9月27日的专利技术专利申请公开了一种镍钴锰三元锂电池的回收利用方法，包括如下步骤：将镍钴锰三元锂电池进行前处理得到正极粉末；将正极粉末溶解于酸溶液，并加入还原剂，获得第一混合溶液；向第一混合液中加入络合剂以及沉淀剂，络合剂与铝离子络合，调节第一混合溶液的pH值，使镍离子、钴离子、锰离子以及铝离子沉淀得到四元前驱体，并获得第二混合溶液；向第二混合溶液中加入碳酸钠使锂离子沉淀，沉淀的碳酸锂与四元前驱体混合得到混合沉淀物。虽然该申请能对废旧的三元锂电池进行回收，且能使镍离子、钴离子、锰离子、铝离子实现共同沉淀，最终获得一种包含镍、钴、锰、铝的混合沉淀物，但其具有以下缺陷：该申请最终获得是一种包含镍、钴、锰、铝的混合沉淀物，没有将镍、钴、锰等有价值的金属单独的进行分离，不利于后续的利用，增加了后续利用的成本，限定了后续利用的应用范围，因而，其回收的效果较差。
[0004]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不能将各金属单独回收，回收效果较差的缺陷与问题，提供一种能将各金属单独回收，回收效果较佳的废旧三元锂电池的电解回收方法。
[0006]为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种废旧三元锂电池的电解回收方法，包括依次进行的锰锂回收工艺、镍回收工艺、钴回收工艺；所述锰锂回收工艺是指：先在阳极室中配制锰锂回收浆液，再通电进行浸出电解，同时，对锰锂回收浆液进行搅拌以使浆液与阳极棒相接触，然后将电解结束后的浆料抽出并过滤，以得到一次滤渣与一次滤液，再在一次滤液中通入碳酸，以得到碳酸锂沉淀，然后将碳酸锂之外的剩余液体加入阴极室中，在加入之前，阳极室为空或设置有锰锂回收浆液，再在加入之后进行沉积电解，以在阴极棒上沉积出固态的电解锰；所述镍回收工艺是指：先在阳极室中配制镍回收浆液，再通电进行浸出电解，同
时，对镍回收浆液进行搅拌以使浆液与阳极棒相接触，然后将电解结束后的浆料抽出并过滤，以得到二次滤渣与二次滤液，再将二次滤液加入阴极室中，在加入之前，阳极室为空或设置有镍回收浆液，然后在加入之后进行沉积电解，以在阴极棒上沉积出固态的电解镍；所述钴回收工艺是指：先在阳极室中配制钴回收浆液，再通电进行浸出电解，同时，对钴回收浆液进行搅拌以使浆液与阳极棒相接触，然后将电解结束后的浆料抽出并过滤，以得到三次滤渣与三次滤液，再将三次滤液加入阴极室中，在加入之前，阳极室为空或设置有钴回收浆液，然后在加入之后进行沉积电解，以在阴极棒上沉积出固态的电解钴；所述锰锂回收浆液的配制步骤为：先按50g/l—120g/l将氢氧化钠或氨水溶于纯水中，pH值为12—14，再加入电池固废物粉末以得到锰锂回收浆液，电池固废物粉末的质量为锰锂回收浆液质量的15%—30%；所述镍回收浆液的配制步骤为：先按50g/l—120g/l将镍回收溶质溶于纯水中，pH值为6—8，再加入一次滤渣以得到镍回收浆液，一次滤渣的质量为镍回收浆液质量的15%—30%；所述镍回收溶质为硫酸钠、氨基磺酸钠、甲磺酸钠、硫酸镍中的任意一种或任意组合；所述钴回收浆液的配制步骤为：先按50g/l—120g/l将钴回收溶质溶于纯水中，pH值为2—4，再加入二次滤渣以得到钴回收浆液，二次滤渣的质量为钴回收浆液质量的15%—30%；所述钴回收溶质为硫酸钠、氨基磺酸钠、甲磺酸钠、硫酸钴中的任意一种或任意组合；所述阳极室通过渗透膜与对应的阴极室相连通，阳极室中插入有阳极棒，阴极室中插入有阴极棒。
[0007]所述阳极棒的材质为石墨或涂钌钛板，所述阴极棒的材质为钛板。
[0008]所述电池固废物的材质是三元锂电池中的固废物，且包括三元锂电池的正极材料。
[0009]所述锰锂回收工艺中：浸出电解的操作参数为通电电压3.5—4.5v，电流200—400A/m2，沉积电解的操作参数为通电电压3.5—4.5v，电流200—400A/m2；所述镍回收工艺中：浸出电解的操作参数为通电电压3.5—4.5v，电流200—400A/m2，沉积电解的操作参数为通电电压3.5—4.5v，电流200—400A/m2；所述钴回收工艺中：浸出电解的操作参数为通电电压2.5—4.0v，电流100—200A/m2，沉积电解的操作参数为通电电压2.5—4.0v，电流100—200A/m2。
[0010]所述锰锂回收工艺、镍回收工艺、钴回收工艺中浸出电解、沉积电解的反应时间都为48小时，电流效率都为75%—85%。
[0011]所述电解回收方法具备以下三种限定中的任意一种或任意组合；所述锰锂回收工艺中，浸出电解结束之后，锰锂的浸出率大于或等于99.9%，所述镍回收工艺中，浸出电解结束之后，镍的浸出率大于或等于99.9%，所述钴回收工艺中，浸出电解结束之后，钴的浸出率大于或等于99.9%。
[0012]所述阳极室中设置有搅拌叶片，所述对锰锂回收浆液进行搅拌、对镍回收浆液进行搅拌、对钴回收浆液进行搅拌都通过搅拌叶片的旋转进行，搅拌时间为10—30min。
[0013]所述锰锂回收浆液的配制步骤中，pH值为13；所述镍回收浆液的配制步骤中，pH值为7；所述钴回收浆液的配制步骤中，pH值为3。
[0014]所述阳极室、阴极室的设置结构为：包括至少两个相互独立的电解装置组，每个电解装置组包括三个相互独立的电解装置甲、电解装置乙、电解装置丙，电解装置甲、电解装
置乙、电解装置丙都包括经渗透膜相互连通的阳极室、阴极室；所述锰锂回收工艺中的浸出电解、沉积电解在电解装置甲中进行，所述镍回收工艺中的浸出电解、沉积电解在电解装置乙中进行，所述钴回收工艺中的浸出电解、沉积电解在电解装置丙中进行；所述锰锂回收工艺中，在将碳酸锂之外的剩余液体加入阴极室之前，阳极室中设置有锰锂回收浆液，且该操作在所有的电解装置甲中交叉进行；所述镍回收工艺中，在将二次滤液加入阴极室之前，阳极室中设置有镍回收浆液，且该操作在所有的电解装置乙中交叉进行；所述钴回收工艺中，在将三次滤液加入阴极室之前，阳极室中设置有钴回收浆液，且该操作在所有的电解装置丙中交叉进行。
[0015]所述电解装置组的数量为三个。
[0016]与现有技术相比，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧三元锂电池的电解回收方法，其特征在于：所述电解回收方法包括依次进行的锰锂回收工艺、镍回收工艺、钴回收工艺；所述锰锂回收工艺是指：先在阳极室（2）中配制锰锂回收浆液，再通电进行浸出电解，同时，对锰锂回收浆液进行搅拌以使浆液与阳极棒（21）相接触，然后将电解结束后的浆料抽出并过滤，以得到一次滤渣与一次滤液，再在一次滤液中通入碳酸，以得到碳酸锂沉淀，然后将碳酸锂之外的剩余液体加入阴极室（3）中，在加入之前，阳极室（2）为空或设置有锰锂回收浆液，再在加入之后进行沉积电解，以在阴极棒（31）上沉积出固态的电解锰；所述镍回收工艺是指：先在阳极室（2）中配制镍回收浆液，再通电进行浸出电解，同时，对镍回收浆液进行搅拌以使浆液与阳极棒（21）相接触，然后将电解结束后的浆料抽出并过滤，以得到二次滤渣与二次滤液，再将二次滤液加入阴极室（3）中，在加入之前，阳极室（2）为空或设置有镍回收浆液，然后在加入之后进行沉积电解，以在阴极棒（31）上沉积出固态的电解镍；所述钴回收工艺是指：先在阳极室（2）中配制钴回收浆液，再通电进行浸出电解，同时，对钴回收浆液进行搅拌以使浆液与阳极棒（21）相接触，然后将电解结束后的浆料抽出并过滤，以得到三次滤渣与三次滤液，再将三次滤液加入阴极室（3）中，在加入之前，阳极室（2）为空或设置有钴回收浆液，然后在加入之后进行沉积电解，以在阴极棒（31）上沉积出固态的电解钴；所述锰锂回收浆液的配制步骤为：先按50g/l—120g/l将氢氧化钠或氨水溶于纯水中，pH值为12—14，再加入电池固废物粉末以得到锰锂回收浆液，电池固废物粉末的质量为锰锂回收浆液质量的15%—30%；所述镍回收浆液的配制步骤为：先按50g/l—120g/l将镍回收溶质溶于纯水中，pH值为6—8，再加入一次滤渣以得到镍回收浆液，一次滤渣的质量为镍回收浆液质量的15%—30%；所述镍回收溶质为硫酸钠、氨基磺酸钠、甲磺酸钠、硫酸镍中的任意一种或任意组合；所述钴回收浆液的配制步骤为：先按50g/l—120g/l将钴回收溶质溶于纯水中，pH值为2—4，再加入二次滤渣以得到钴回收浆液，二次滤渣的质量为钴回收浆液质量的15%—30%；所述钴回收溶质为硫酸钠、氨基磺酸钠、甲磺酸钠、硫酸钴中的任意一种或任意组合；所述阳极室（2）通过渗透膜（1）与对应的阴极室（3）相连通，阳极室（2）中插入有阳极棒（21），阴极室（3）中插入有阴极棒（31）。2.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池的电解回收方法，其特征在于：所述阳极棒（21）的材质为石墨或涂钌钛板，所述阴极棒（31）的材质为钛板。3.根据权利要求1或2所述的一种废旧三元锂电池的电解回收方法，其特征在于：所述电池固废物的材质是三元锂电池中的固废物，且包括三元锂电池的正极材料。4.根据权利要求1或2所述的一种废旧三元锂电池的电解回收方法，其特征在于：所述锰锂回收工艺中：浸出电解的操作参数为通电电压3.5—4.5v，电流200—400A...

【专利技术属性】
技术研发人员：包海峰，刘凯凯，罗泽亮，李斌，
申请(专利权)人：恩施市致纯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：