专利名称：一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法
技术领域：
本发明涉及一种从废旧锂离子电池中回收金属钴、铜和铝等金属成分的方法。
背景技术：
锂离子电池电芯的组成是，正极为钴酸锂，负极为石墨，电解液为溶解有LiPF6的 有机溶剂，隔膜为聚丙烯或者聚乙烯的薄膜，外壳为铝壳，正负极集流体分别为金属铝和 铜。为了保证正常使用，需要在电芯上设置保护板和外壳，构成锂离子电池。手机、数码相 机、数码摄像机、MP3、MP4、PDA等电子产品中大量采用锂离子电池，而电子产品的更新换代 速度非常快，而使得与之配套的锂离子电池随着电子产品的更新换代而被废弃。1998年世 界锂离子电池的消费量是2. 5亿只，2000年达到5亿只，2004年达到7亿只，2008年达到28 亿只。预计未来每年的废旧锂离子电池将达到10万吨以上并会呈现逐年增加的趋势，其中 的钴酸锂含量就超过2. 7万吨。而且钴酸锂中的钴属于贵金属，地壳中的储量仅为0. 35%, 并且其中的大部分又是分布在难以开发的海洋地壳中。因此，对废旧锂离子电池中的金属 成分进行回收非常必要。另外，钴属于重金属，如不回收利用，大量的废旧锂离子电池还会 对环境造成严重污染。另外，锂离子电池中含有的铜和铝，也具有极高的经济价值。目前，废旧锂离子电池的回收方法主要是湿法工艺，其特点是将粉碎后的电池进 行拆分，而拆分主要依靠手工进行，效率十分低下，难以实现规模化处理废旧锂离子电池的 要求。同时湿法工艺中，将正负极活性物质与集流体分离开来时，需要采用有机溶剂N 甲 基吡喏烷酮(NMP)。NMP不仅价格昂贵，而且具有一定的毒性，特别是当NMP溶解正负极中 的粘接剂聚偏氟乙烯(PVDF)后，粘度增加而使后工序的过滤变得非常困难，而溶有PVDF的 NMP也难以回收再利用，造成污染，回收成本高且效率低下，目前仅仅停留在实验室阶段而 难以大规模推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方 法，以简化工艺，减轻污染。本发明是这样实现的，一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，所述的 方法是，将废旧锂离子电池粉碎成粉末，粉碎后加入稀盐酸和稀硝酸的混合液，将其中的 LiCoO2, Cu和Al溶解，然后进行过滤，除去塑料、负极石墨、导电碳粉，过滤获得含有Co2+、 Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为0 3. 75，过滤获得Al (OH)3,然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH 值为3. 76 6. 20，过滤获得Cu(OH)2，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所 得溶液的pH值为6. 21 9. 01，过滤获得Co (OH)20这种方法，根据Co (OH)2, Cu (OH) 2和Al (OH) 3之间溶度积(Ksp)的差异，通过控制 溶液的PH值范围，分步沉淀获得纯净的Co (OH) 2、Cu (OH) 2和Al (OH)30经过上述方法获得的 氢氧化物经过烘干后，可以作为化工原料直接使用，也可以进一步处理，获取更多的材料形式，比如Co(OH)2可以被还原为金属Co，也可以与醋酸反应生成醋酸钴，醋酸钴可以用于合 成LiCoO2，实现钴资源的回收利用。这种方法工艺简单，设备投入少，回收成本低，回收效率 高，回收过程不会造成二次污染。
具体实施例方式下面进一步说明本发明。所述的碱性物质为NaOH溶液、KOH溶液、碳酸氢钠溶液、氨水中的一种或几种。所述的过滤采用真空抽滤方式或其它适宜的过滤方式。显然，稀盐酸和稀硝酸的混合液中，稀盐酸主要用于溶解LiCoO2和Al，稀硝酸主要 用于溶解Cu。只要能够上述溶解即可，因此，稀盐酸、稀硫酸的浓度以及两者的混合比例不 作要求。实施例1一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，所述的方法是，将废旧锂离子电 池粉碎成粉末，粉碎后加入稀盐酸和稀硝酸的混合液，将其中的LiCo02、Cu和Al溶解，然后 进行过滤，除去塑料、负极石墨、导电碳粉，过滤获得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向过滤 所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的PH值为0，过滤获得Al (OH) 3,然后再向过 滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的PH值为6. 20，过滤获得Cu (OH)2,然后再 向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的PH值为9. 01，过滤获得Co(0H)2。实施例2一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，所述的方法是，将废旧锂离子电 池粉碎成粉末，粉碎后加入稀盐酸和稀硝酸的混合液，将其中的LiCo02、Cu和Al溶解，然后 进行过滤，除去塑料、负极石墨、导电碳粉，过滤获得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向过滤 所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的PH值为3. 75，过滤获得Al (OH) 3，然后再向 过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的PH值为3. 76，过滤获得Cu (OH)2，然后 再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的PH值为6. 21，过滤获得Co(0H)2。实际操作中，在“获得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液”后，可采用下述分步沉淀方 法向过滤所得溶液中连续加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为0 3. 75，当pH值 达到6. 20时停止加入碱性物质，立即过滤获得Al (OH)3,然后再向过滤所得溶液中连续加入 碱性物质，控制过滤所得溶液的PH值为3. 76 6. 20，当pH值达到6. 20时停止加入碱性物 质，立即过滤获得Cu (OH)2,然后再向过滤所得溶液中连续加入碱性物质，控制过滤所得溶 液的PH值为6. 21 9. 01，当pH值达到9. 01时停止加入碱性物质，立即过滤获得Co (OH)20 这样可以提高分步沉淀的效率。
权利要求
一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，其特征在于，所述的方法是，将废旧锂离子电池粉碎成粉末，粉碎后加入稀盐酸和稀硝酸的混合液，将其中的LiCoO2、Cu和Al溶解，然后进行过滤，除去塑料、负极石墨、导电碳粉，过滤获得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为0～3.75，过滤获得Al(OH)3，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为3.76～6.20，过滤获得Cu(OH)2，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值为6.21～9.01，过滤获得Co(OH)2。
2.如权利要求1所述的从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，其特征在于，所述 的碱性物质为NaOH溶液、KOH溶液、碳酸氢钠溶液、氨水中的一种或几种。
全文摘要
本发明提供了一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法，所述的方法是，将废旧锂离子电池粉碎成固体粉末，粉碎后加入稀盐酸和稀硝酸的混合液，将其中的LiCoO2、Cu和Al溶解，然后进行过滤；向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值，过滤获得Al(OH)3，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值，过滤获得Cu(OH)2，然后再向过滤所得溶液中加入碱性物质，控制过滤所得溶液的pH值，过滤获得Co(OH)2。这种方法，通过控制溶液的PH值范围，分步沉淀获得纯净的Co(OH)2、Cu(OH)2和Al(OH)3。这种方法工艺简单，设备投入少，回收成本低，回收效率高，回收过程不会造成二次污染。
文档编号C22B23/00GK101988156SQ20091001737
公开日2011年3月23日 申请日期2009年8月1日 优先权日2009年8月1日
发明者王丽秀, 路密, 黄兵 申请人:路密