一种以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法技术

本发明专利技术属于废旧锂电池资源回收领域，公开了一种以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法，包括以下步骤：将废旧电池进行放电、拆解、筛分，将得到的正负极黑粉焙烧、碱洗、抽滤，将滤渣酸浸、抽滤，将滤液进行PH沉淀除杂、萃取除杂，得到锂、镍、钴、锰的高纯混合溶液。本发明专利技术中用琥珀酸与酒石酸混合有机酸溶液作为浸出剂，本身具有还原性的酒石酸还可以作为浸出液的还原剂，无需再加入还原剂，酒石酸与琥珀酸协同作用辅助超声浸出。本发明专利技术浸出体系具有设计科学合理、操作安全简便、有价金属浸出率高、设备腐蚀小等优点，可实现锂、镍、钴、锰的高效浸出，锂浸出率可达95％以上，镍、钴、锰浸出率可达99％以上。可达99％以上。可达99％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法


[0001]本专利技术属于废旧锂离子电池材料回收领域，具体涉及一种以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法。

技术介绍

[0002]能源是人类文明得以延续的重要基础，是国民经济发展的重要支撑。人类的发展，科技的进步所需能源消耗巨大，导致了不可再生能源的日益枯竭，与此同时，化石能源的消耗也导致了严重的环境污染问题。为了可持续发展和生态环境保护，可再生型新型清洁能源的使用已成为大势所趋。
[0003]锂离子电池作为一种新型储能设备被广泛使用，但锂离子电池在经过一段时间的使用，电池多次进行充放电循环后其活性物质就会失去活性，电池容量下降从而导致了电池报废。废旧锂离子电池中含有大量的有价金属，这些有价金属如果能进行合理的回收再利用，不仅可以形成一个能源的溯回使用，同时也能产生巨大的经济效益。目前回收处理废旧锂电池的主流工艺有三种：火法回收、湿法回收和生物浸出回收，三种方式各有其优势和缺点。
[0004]本专利技术中利用湿法回收辅助超声浸出等工艺对有价金属进行提取，主要涉及碱浸、酸浸、沉淀、萃取等步骤，其中酸浸过程尤为重要，关乎到有价金属的提取效率。传统的酸浸主要分为无机酸浸出和有机酸浸出两大类，无机酸浸出液主要采用强酸如盐酸、硫酸、硝酸等，具有强腐蚀性，并对设备和人体都有一定的危险性，同时反应过程中会释放出Cl2、SO3、NO
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等有害气体，危害工作人员身体健康。此外，无机酸的运输和储藏也具有一定的危险性。与无机酸相比，有机酸大多属于弱酸，对浸出设备要求低，且有机酸可自然降解，对环境污染小，不易造成二次污染。本专利技术将采用有机酸中的琥珀酸与酒石酸的混合酸液作为浸出剂来处理废旧锂电池。
[0005]正极黑粉中含有大量钴、镍、锰、锂有价金属，回收利用可带来巨大的经济效益。然而，废旧锂电池正极活性材料中存在高价态的Co、Mn元素，在浸出过程中不易溶于酸浸液，因而在正极材料酸浸过程中通常需要使用过氧化氢作为还原剂，将高价态的金属还原成低价态后再进行有效浸出，但过氧化氢不稳定，在反应过程中易分解快速释放氧气，反应剧烈，易于造成酸浸过程不可控。

技术实现思路

[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法，包括以下步骤：
[0008](1)将废旧锂离子电池放电、拆解、筛分后，得到集电极金属粉体、隔膜、正负极黑粉；
[0009](2)将正负极黑粉进行低温焙烧，分解黑粉中少量的粘结剂；
[0010](3)将步骤(2)焙烧后的正负极黑粉置入碱溶液，碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化
钾溶液，除去铝、铁等杂质后进行抽滤分离；
[0011](4)将步骤(3)的滤渣置入配好的琥珀酸+酒石酸浸出体系中，将溶液进行超声浸出，后将溶液抽滤；
[0012](5)将步骤(4)抽滤后的溶液，调节溶液PH沉淀杂质，调节PH的碱溶液为氢氧化钠溶液，沉淀反应过程中保温，后将溶液抽滤；
[0013](6)将步骤(5)抽滤后的溶液，利用多步萃取进行分步除杂，得到锂、镍、钴、锰的高纯混合溶液。
[0014]进一步地，在步骤(2)中，焙烧温度为400℃
‑
600℃，焙烧时间为1
‑
4h。
[0015]进一步地，在步骤(3)中，碱溶液浓度为0.5mol/L
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3mol/L，反应时间为0.5
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3h，反应温度为30℃
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60℃。
[0016]进一步地，在步骤(4)中，酸浸液为琥珀酸
‑
酒石酸的混合体系，混合体系的溶剂为去离子水，混合体系中琥珀酸浓度为0.5mol/L
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5mol/L，混合体系中酒石酸浓度为0.1mol/L
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2mol/L，超声功率为100
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250W，超声温度为40℃
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60℃，反应时间为30
‑
90min。
[0017]进一步地，在步骤(5)中，调节溶液PH的碱溶液浓度为1.5mol/L，反应温度为40
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70℃，反应时间为30
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120min。
[0018]进一步地，在步骤(6)中，金属浸出液除杂萃取剂为二(2
‑
乙基己基)磷酸酯、铜萃取剂M5640。
[0019]一种上述以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法在制备电池正极材料中的应用。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术以琥珀酸
‑
酒石酸混合溶液为酸浸体系，该浸出体系具有设计科学合理、操作安全简便、有价金属浸出率高、设备腐蚀小等优点，可实现锂、镍、钴、锰的高效浸出，锂浸出率可达95％以上，镍、钴、锰浸出率可达99％以上。本专利技术所述浸出方法绿色环保无二次污染，浸出过程安全可控，浸出率高，具有较好的工业应用前景。
[0022]本专利技术使用酒石酸与琥珀酸的混合溶液作为锂电池三元正极活性材料的酸浸出液，琥珀酸又名丁二酸，作为一种绿色溶剂，对人体和环境都很友好，酒石酸作为一种带有还原性的酸，在浸出体系中既可作为酸浸出剂又可作为还原剂，酸浸液中无需另外加入过氧化氢还原剂。
[0023]本专利技术采用琥珀酸与酒石酸的有机混合酸为浸出剂，在低温下对混合黑粉进行酸浸出。相比与无机酸浸出体系而言，使用有机混合酸溶液在浸出过程中反应平稳可控，绿色无污染。琥珀酸与酒石酸两种有机酸的搭配组合既能提高酸性，弥补了有机酸多为弱酸浸出率不高的缺陷，同时由于酒石酸本身具有强还原性的性质，无需另外添加还原剂。琥珀酸与酒石酸形成的有机混合酸浸液与传统的酸浸体系相比，具有绿色无污染，反应安全可控，节约还原剂成本等优点。
附图说明
[0024]图1为本专利技术以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0025]下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
[0026]本专利技术中P204为二(2
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乙基己基)磷酸酯；M5640为铜萃取剂M5640。
[0027]实施例1
[0028]一种以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法，包括如下步骤：
[0029](1)将废旧锂离子电池放电、拆解、筛分后，得到集电极金属粉末、隔膜，正负极黑粉；
[0030](2)将正负极黑粉焙烧，焙烧温度400℃，保温时间2h，焙烧分解黑粉中少量的粘结剂；
[0031](3)将步骤(2)焙烧后的正负极黑粉置入碱溶液，碱溶液为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，反应温度为30℃，反应时间2h，除去铝铁等杂质后进行抽滤分离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池放电、拆解、筛分后，得到集电极金属粉末、隔膜、正负极黑粉；(2)将正负极黑粉进行低温焙烧，分解黑粉中少量的粘结剂；(3)将步骤(2)焙烧后的正负极黑粉置入碱溶液，碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，除去铝、铁等杂质后，进行抽滤分离；(4)将步骤(3)的滤渣置入配好的酸浸液中，将溶液进行超声浸出，后将溶液抽滤；(5)将步骤(4)抽滤后的溶液，调节溶液PH沉淀杂质，调节PH的碱溶液为氢氧化钠溶液，沉淀反应过程中保温，后将溶液抽滤；(6)将步骤(5)抽滤后的溶液，利用多步萃取进行分步除杂，得到锂、镍、钴、锰的高纯混合溶液。2.根据权利要求1所述的一种以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法，其特征在于，在步骤(2)中，焙烧温度为400℃
‑
600℃，焙烧时间为1
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4h。3.根据权利要求1所述的一种以废旧锂离子电池超声浸出有价金属的方法，其特征在于，在步骤(3)中，碱溶液浓度为0.5mol/L
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3mol/L，反应时间为0.5
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3h，反应温度为30℃
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【专利技术属性】
技术研发人员：王新昌，崔彩霞，李欣，陈杨文，张亚夫，
申请(专利权)人：河南卓见新能源科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：