一种锂电池正极材料有价金属的回收方法与流程

本申请涉及锂电池正极材料回收，特别涉及一种锂电池正极材料有价金属的回收方法。

背景技术：

1、目前，汽车动力来源开始从化石能源到电能的快速转变，这使得锂离子电池得到广泛的应用。锂离子电池的制造需要消耗大量的锂、镍、钴和锰等金属资源，但这些金属资源部分属于战略或稀缺资源，因供需不平衡已经出现价格的大幅波动，严重影响了锂电产业的资源供给安全。

2、从废弃电池中回收有价金属可以有效改善资源供给的问题，目前废弃电池的回收方法主要分为湿法冶金和火法冶金两种，其中，湿法冶金工艺是利用酸碱浸出后，利用多种萃取剂分离提取有价金属，但萃取过程中锂组分被不断稀释，出现锂回收率低和回收难的问题。相较而言，火法冶金工艺可在中低温条件下实现正极材料中高价金属的还原，后续简单水浸处理实现锂组分的高效优先浸出，这将大大简化废旧电池的回收处理流程，提升锂的回收效率。专利cn113120971a公开利用碳化沥青与三元正极材料进行混合，进行还原煅烧，得到氧化镍、氧化钴、碳酸锂的混合物，实现三元正极材料结构的破坏；专利cn112779421a公开将正极材料与石墨粉混合后，在惰性气氛中进行高温热还原反应，实现对镍钴锰与锂的回收。

3、综上，现有火法冶金工艺将碳类物质与废弃电池材料简单混合后直接焙烧，存在还原焙烧效果不佳，碳类物质添加量大，碳热还原反应不充分的问题。

技术实现思路

1、本申请公开了一种锂电池正极材料有价金属的回收方法，以解决采用现有锂电池正极材料有价金属回收存在回收效率较低的问题。

2、为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

3、第一方面，本申请提供一种锂电池正极材料有价金属的回收方法，该回收方法包括如下步骤：将有机碳源溶液与待回收的正极粉末混合后干燥，以得到碳源和正极粉末的混合物；混合物进行还原煅烧得到还原产物，还原产物经过分离处理以得到含有至少一种过渡金属元素的溶液和碳酸锂沉淀。

4、进一步地，分离处理包括：将还原产物水浸出后进行固液分离得到滤液和滤渣；对滤渣进行酸浸出以得到含有至少一种过渡金属元素的溶液和碳质类不溶物，滤液经过浓缩后加入饱和碳酸盐溶液以得到碳酸锂沉淀。

5、进一步地，有机碳源溶液的质量浓度c为0.5％≤c≤50％。

6、进一步地，有机碳源溶液的溶质包括糖类的水热产物、聚醇类、聚酰胺类、脂肪酸类、木质素中的至少一种，有机碳源溶液的溶剂包括水、甲醇、乙醇、醚类、酮类和烷烃类中的至少一种。

7、进一步地，正极粉末和有机碳源溶液中溶质的质量比为100:5-100:300。

8、进一步地，还包括制备正极粉末：将待回收的锂电池进行去壳处理，以得到电芯和外壳；将电芯进行拆解得到正极片、负极片，将正极片破碎，得到正极粉末。

9、进一步地，还原煅烧的温度t为500℃＜t≤900℃，还原煅烧的时间为0.5-12小时。

10、进一步地，还原煅烧步骤之后，将还原产物水浸出之前还包括：将还原产物粉碎至颗粒粒径为20um-10mm。

11、进一步地，水浸出步骤中的固液比为10-300g/l。

12、进一步地，滤液经过浓缩后的浓度为15-30g/l。

13、采用本申请的技术方案，产生的有益效果如下：

14、本申请提供的锂电池正极材料有价金属的回收方法，首先，通过使用液相碳源和待回收的正极粉末混合，以使有机碳源在正极粉末表面形成均匀碳层，既能增大二者的接触面积，从而增强碳质热还原反应的效果的同时，又能减少碳质还原添加剂的用量；此外，有机碳源在高温热处理过程中可以热解出一氧化碳、二氧化碳、高温水蒸气等气体，从而改善焙烧环境，强化碳质热还原反应，并且碳源添加量的降低可在源头上改善酸浸出处理中的发泡问题。

技术特征：

1.一种锂电池正极材料有价金属的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述分离处理包括：

3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述有机碳源溶液的质量浓度c为0.5％≤c≤50％。

4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述有机碳源溶液的溶质包括糖类的水热产物、聚醇类、聚酰胺类、脂肪酸类、木质素中的至少一种，所述有机碳源溶液的溶剂包括水、甲醇、乙醇、醚类、酮类和烷烃类中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的回收方法，其特征在于，所述正极粉末和所述有机碳源溶液中溶质的质量比为100:5-100:300。

6.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，还包括制备所述正极粉末：

7.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述还原煅烧的温度t为500℃＜t≤900℃，所述还原煅烧的时间为0.5-12小时。

8.根据权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述还原煅烧步骤之后，将所述还原产物水浸出之前还包括：

9.根据权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述水浸出步骤中的固液比为10-300g/l。

10.根据权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述滤液经过浓缩后的浓度为15-30g/l。

技术总结
本申请涉及锂电池正极材料回收技术领域，特别涉及一种锂电池正极材料有价金属的回收方法。该回收方法包括如下步骤：将有机碳源溶液与待回收的正极粉末混合后干燥，以得到碳源和正极粉末的混合物；混合物进行还原煅烧得到还原产物，还原产物经过分离处理以得到含有至少一种过渡金属元素的溶液和碳酸锂沉淀。有机碳源在正极粉末表面形成均匀碳层，既能增大二者的接触面积，从而增强碳质热还原反应的效果的同时，又能减少碳质还原添加剂的用量。

技术研发人员：邓龙平,王本平,申屠华剑,谭江豪,胡平平
受保护的技术使用者：宁波容百新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21