一种从废旧含锂正极材料中回收锂的方法与流程

本发明涉及废电池回收领域，具体涉及一种从废旧含锂正极材料中回收锂的方法。

背景技术：

1、当下，新能源汽车凭借自身各种优势，越来越受到消费者的青睐，锂二次电池作为新能源汽车的动力电池，市场上对于锂二次电池的需求持续增长。随着新能源汽车的不断报废，产生大量废弃的锂二次电池。废旧锂离子电池中含有有毒有害的重金属和电解质，如果处理不当，会对环境造成很大危害，同时，废旧锂离子电池还含有许多贵价稀有金属元素，如锂、钴、镍和锰等。如果能回收废旧锂离子电池的锂元素，在企业生产过程中循环利用，既可以缓解稀有金属资源短缺的问题，为企业节约生产成本，又可以减轻废电池对环境的压力。因此，开发一种可以从废正极材料中回收锂的方法，极为必要。

2、当前，回收技术主要有火法回收、湿法回收、生物回收等。火法回收对原料适用性强、处理量大、流程短效率高，可实现正负极及外壳的混合处理，但对尾气处理和设备的性能要求高，且耗能巨大。生物浸出回收技术成本低污染小、可循环，但回收率低、回收时间长、微生物选择与培养困难。湿法回收因条件温和、低耗能、高回收率在工业上用于回收废旧锂电池最为广泛。

3、湿法回收一般包括对电池中活性物质的分离、浸出、化学沉淀等工序，实现对废旧正极材料中锂元素的回收。在公开号为cn114606398a专利中，使用硫酸浸出处理，通过氢氧化钠调节ph分离三元沉淀和含锂精处理液，在超声振荡条件下，向含锂精处理液中加入饱和碳酸钠溶液沉淀剂进行沉淀反应，得到碳酸锂沉淀，碳酸锂沉淀经水洗、干燥得到最终产品。此专利在沉淀锂前并未对含锂精处理液中由氢氧化钠引入的高浓度钠元素进行处理，因此在最终得到的碳酸锂产品含有相当数量的钠杂质，使得碳酸锂产品的纯度不高。

技术实现思路

1、本发明提供了一种从废旧含锂正极材料中回收锂的方法，通过选择特殊的沉淀剂和分离溶剂，选择性地将杂质离子逐步有序高效的从浸出液中析出并最终与目标锂离子分离，得到杂质离子含量极低的富锂溶液，从而有利于锂离子的高效回收。

2、本发明提供了一种从废旧含锂正极材料中回收锂的方法，包含以下步骤：

3、1)在废旧含锂正极材料中加入盐酸和还原剂，进行金属浸出处理，得到ph不高于1的浸出液；

4、2)向所述浸出液中加入沉淀剂进行第一沉淀处理，待体系中镍、钴、锰、铁、铝元素的含量≤500ppb后，过滤，收集第一滤液；

5、3)利用盐酸将所述第一滤液的ph调节到7以下，浓缩，当出现结晶现象时，过滤并收集得到第一含锂浓缩液；

6、4)将所述第一含锂浓缩液与分离溶剂混合，进行第二沉淀处理，待体系中两次取样钠元素含量的差值≤10ppm后，过滤，得到第二滤液；

7、其中，25℃下，nacl和licl在100g所述分离溶剂中的溶解度snacl、snacl满足式1和式2的要求：

8、snacl≤0.2g     式1

9、slicl/snacl≥100式2。

10、如上所述的方法，步骤2)中的第一沉淀处理包括如下步骤：

11、向所述浸出液中加入沉淀剂，至ph为4～5，待体系中铁、铝元素的含量≤500ppb后，过滤，收集预滤液；

12、向所述预滤液中继续加入沉淀剂，至ph为10～12，待体系中镍、钴、锰元素的含量≤500ppb后，过滤，收集得到第一滤液。

13、如上所述的方法，步骤4)之后，还包括对所述第二滤液进行浓缩处理，得到锂元素质量分数不低于1.7％的第二含锂浓缩液，并对所述第二含锂浓缩液进行第三沉淀处理，得到含锂沉淀。

14、如上所述的方法，所述分离溶剂与所述第一含锂浓缩液的体积比为6～10。

15、如上所述的方法，所述分离溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、甲酸、乙酸、乙酮、丙酮、醋酸乙酯、乙腈、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、氯甲烷中的至少一种。

16、如上所述的方法，所述分离溶剂和水的沸点差大于等于5℃。

17、如上所述的方法，所述分离溶剂包括第一溶剂和第二溶剂，所述第一溶剂选自甲醇、乙醇中的一种，所述第二溶剂包括异丙醇、乙酮中的一种；

18、其中，所述第一溶剂和第二溶剂的质量比为(1～3):(1～2)。

19、如上所述的方法，所述废旧含锂正极材料包括三元正极材料、钴酸锂正极材料、锰酸锂正极材料中的至少一种。

20、如上所述的方法，所述沉淀剂包括碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化锂中的至少一种。

21、如上所述的方法，锂的回收率不低于70％。

22、本发明从废旧含锂正极材料中回收锂的方法，利用盐酸和还原剂对废旧含锂正极材料进行金属浸出处理，使废旧含锂正极材料中的金属元素以离子的形式溶解到浸出液中，通过加入沉淀剂使除锂和钠以外的其他金属成分(如镍、钴、锰、铝、铁、镁、钙、锌和铜等)逐步转化为沉淀除去，然后加入分离溶剂，对溶液中的钠进行沉淀处理，大大降低溶液中钠的浓度，使含锂溶液在后续工艺中尽可能的进行浓缩，使其中的锂最大限度的转化为碳酸锂沉淀，从而高效率、高回收率和高纯度的回收锂产品。

技术特征：

1.一种从废旧含锂正极材料中回收锂的方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中的第一沉淀处理包括如下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤4)之后，还包括对所述第二滤液进行浓缩处理，得到锂元素质量分数不低于1.7％的第二含锂浓缩液，并对所述第二含锂浓缩液进行第三沉淀处理，得到含锂沉淀。

4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述分离溶剂与所述第一含锂浓缩液的体积比为6～10。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述分离溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、甲酸、乙酸、乙酮、丙酮、醋酸乙酯、乙腈、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、氯甲烷中的至少一种。

6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述分离溶剂和水的沸点差不小于5℃。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述分离溶剂包括第一溶剂和第二溶剂，所述第一溶剂选自甲醇、乙醇中的一种，所述第二溶剂包括异丙醇、乙酮中的一种；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废旧含锂正极材料包括三元正极材料、钴酸锂正极材料、锰酸锂正极材料中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉淀剂包括碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化锂中的至少一种。

10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，锂的回收率不低于70％。

技术总结
本发明提供了一种从废旧含锂正极材料中回收锂的方法，利用盐酸和还原剂对废旧含锂正极材料进行金属浸出处理，使废旧含锂正极材料中的金属元素以离子的形式溶解到浸出液中，通过加入沉淀剂使除锂和钠以外的其他金属成分(如镍、钴、锰、铝、铁、镁、钙、锌和铜等)逐步转化为沉淀除去，然后加入分离溶剂，对溶液中的钠进行沉淀处理，大大降低溶液中钠的浓度，使含锂溶液在后续工艺中尽可能的进行浓缩，使其中的锂最大限度的转化为碳酸锂沉淀，从而高效率、高回收率和高纯度的回收锂产品。

技术研发人员：谭江豪,李范旭
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：2024/3/24