一种从废旧锂离子电池正极材料中选择性分离锂的方法与流程

文档序号:14292209阅读:408来源:国知局

本发明属于锂离子电池回收技术领域,尤其涉及一种废旧锂离子电池正极材料的选择性分离方法。



背景技术:

随着锂离子电池在手机,笔记本电脑,数码设备,电动汽车,智能电网中的广泛应用,加之锂离子电池寿命一般为三年左右,电子产品更新换代比较快,每年会产生大量废旧锂离子电池;此外,生产过程中也会产生生产废料。这些数量庞大的报废锂离子电池,会造成相当大的环境污染压力。若废旧锂离子电池被随意丢弃在环境中,有害物质就会进入土壤和水体,造成污染,并通过食物链最终进入人体和动物体内。另外从循环经济角度来讲,锂离子电池中含有钴、锰、镍、锂、铜、铝、铁等宝贵的金属资源。

因此从废旧锂电池中回收利用金属,既可以保护环境,又可以避免资源的浪费。

废旧锂离子电池进行放电,拆解等预处理之后,得到包括活性物质和铝箔集流体的正极废料。对于正极废料的处理过程有干法焚烧,湿法冶金处理,生物处理等技术。干法焚烧,能耗大,产生有害废气,易造成二次污染。生物处理技术不成熟。湿法冶金用于锂离子正极废料中金属的回收,能耗低,污染少,金属回收率高,越来越受到人们的关注。

目前,对于锂离子电池正极废料的回收也有一些报道,cn101818251a公开了一种从废锂离子电池回收钴和锂的方法,将电池放电、拆解,正极片碱洗除去铝箔得到正极粉末,配钠盐和钾盐高温焙烧,接着水浸出,浸出液经沉钴和沉锂获得草酸钴碳酸锂,上述方法缺点是:高温焙烧,能耗高,碱金属盐腐蚀耐火材料,流程长。cn106129511a发明了一种从废旧锂离子电池回收有价金属的方法,将电池电池正材料与还原剂高温焙烧,焙烧产物用二氧化碳化的水浸出,得到碳酸氢锂溶液,制备碳酸锂;水浸出渣采用氧化酸浸或氧化铵浸浸出有价金属,最后萃取净化得到金属产品。该法高温焙烧,能耗高,先还原后氧化流程长,不适合大规模生处理锂离子废旧电池。cn105907989a公开了一种从废旧锂电池中回收钴和锂的方法,该法采用高温焙烧去除铝箔,用硫酸和硫代硫酸钠在超声条件下进行浸出,用萃取剂萃钴,萃余液通二氧化碳制备碳酸锂。该法使用高温焙烧,能耗高,并且制备流程繁琐,不适宜用于大规模生产。

锂离子电池正极材料中,锂相对于其它金属含量偏低,而且结构稳定。在电池充电过程中,正极材料中的锂脱出,释放电子,正极材料中的其它金属离子发生氧化反应失去电子,此时的正极材料也非常稳定。基于此,一种思路是选择具有氧化作用的添加剂,将废旧锂离子电池正极片与含有添加剂的酸性或碱性溶液进行反应,以达到更好的回收效果。

cn105789724a公开了一种废锂离子电池的处理方法,该法将废锂离子电池经过一系列处理得到粉体,将粉体放入碱液中进行碱转溶解回收铝,再把过滤得到沉淀物用酸液+双氧水溶解形成混合溶液,然后用碱调ph去除铁及铝杂质,之后使用逆流多级协同萃取得到锂盐萃余液、镍钴锂、镍钴或者镍钴锰混合盐,通过酸反萃取得到钴盐,再经过处理制备新型正极材料。该专利的缺点是流程长,锂提取选择性差。

总之,到目前为止国内外公开的许多废旧锂离子电池处理的专利或研究成果,还没有一种能够实现锂离子电池正极废料短流程、低成本、选择性回收金属的技术。所以本领域亟需要开发一种短流程高选择性地从废旧锂离子电池中提取锂,以实现资源经济节约化的方法。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种从废旧锂离子电池正极材料中选择性分离锂的方法,能够解决现有的废旧锂离子电池正极材料回收流程长、回收过程产生二次污染、不能选择性分离等问题。

为达到此目的,本发明采用如下技术方案:

本发明提供一种从废旧锂离子电池正极材料选择性分离锂的方法,所述方法为:

(1)将废旧锂离子电池正极片与分离液进行反应,且反应体系中加入氧化性添加剂和/或通入氧化性气体,使废旧锂离子电池正极材料中的li-o键破坏,锂选择性地进入溶液,而除锂之外的其他金属废渣和铝箔留于固体渣;

(2)固液分离,得到富锂溶液和固体渣;

其中,分离液为ph在3以上的酸性溶液,或者ph在10以下的碱性溶液。

本发明中,所述“加入氧化性添加剂和/或通入氧化性气体”指:可以只加入氧化性添加剂,也可以只通入氧化性气体,还可以既加入氧化性添加剂又通入氧化性气体。

本发明中,所述ph在3以上的酸性溶液,ph例如3、3.2、3.5、4、4.5、5、5.5、6或6.5等。若ph值小于3,会导致金属铝的溶解,进而使锂的选择性变差。

本发明中,所述ph在10以下的碱性溶液,ph例如10、9.5、9、8.5、8或7.5等。若ph值大于10,会导致金属铝的溶解,进而使锂的选择性变差。

该方法能够使废旧锂离子电池中的锂选择性的进入溶液,而其它金属组分和铝箔以固体渣的形式存在于反应后的液体中,经过固液分离,得到富含锂的分离液和含铝箔的分离渣,从而实现从废旧锂离子电池正极材料中锂的选择性分离。而且,本发明的方法还具有流程短,没有二次污染的优点。

以下作为本发明优选的技术方案,但不作为对本发明提供的技术方案的限制,通过以下优选的技术方案,可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

优选地,所述氧化性添加剂为过氧化钠、次氯酸钠、次氯酸、过硫酸钠或过氧化氢中任意1种或至少2种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:过氧化钠和次氯酸钠的组合,过氧化钠和次氯酸的组合,过氧化钠和过硫酸钠的组合,过氧化钠和过氧化氢的组合,次氯酸钠、次氯酸和过硫酸钠的组合,次氯酸、过氯酸钠和过氧化氢的组合,次氯酸钠、次氯酸、过硫酸钠和过氧化氢的组合,过氧化钠、次氯酸钠、次氯酸、过硫酸钠和过氧化氢的组合等。

优选地,所述氧化性气体包括氟气、氯气、臭氧、氧气或空气中的任意1种或至少2种的混合气体,但并不限于上述列举的氧化性气体,其他可达到相同效果的氧化性气体也可用于本发明。

作为本发明所述方法的优选技术方案,所述分离液为ph在3~6的酸性溶液。

作为本发明所述方法的优选技术方案,所述分离液为ph在7~9的碱性溶液。

优选地,所述ph在3以上的酸性溶液中的酸为无机酸或有机酸中的任意1种或2种的组合。

优选地,所述有无机酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的任意1种或至少2种的组合,典型但非限制性组合为硫酸和盐酸的组合,硫酸和硝酸的组合,硫酸和磷酸的组合,盐酸和磷酸的组合,盐酸和硝酸的组合,硫酸、盐酸、硝酸和磷酸的组合等。

优选地,所述有机酸包括但不限于含有或不含有取代基的碳原子数为1-8的有机酸。

优选地,所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸,庚酸或辛酸中的任意1种或至少2种的组合,典型但非限制性组合为甲酸和乙酸组合,甲酸和丙酸组合,丙酸和丁酸组合,甲酸和戊酸组合,乙酸和戊酸组合,丁酸和戊酸组合,甲酸、乙酸、丙酸和丁酸组合等。

优选地,所述取代基为氟、氯、溴或碘中的任意1种或至少2种的组合,典型但非限制性组合为氟与氯的组合,氟与溴的组合,氟与碘的组合,氯与溴的组合,氯与碘的组合,溴与碘的组合,氟、氯、溴的组合,氯、溴、碘的组合,氟、氯、溴、碘的组合等,优选为氟和/或氯。

本发明所述“氟和/或氯”指:可以是氟,也可以氯,还可以是氟和氯的组合。

优选地,所述取代基的个数1个~9个,如2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个等,优选为3个~6个。

优选的,所述ph在10以下的碱性溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化钾、氢氧化铯、氨水或碳酸钠的任意1种或至少2种的组合,典型但非限制性组合为氢氧化钠和氢氧化钙的组合,氢氧化钠和氢氧化钡的组合,氢氧化钠和氢氧化钾的组合,氢氧化钠钙和氢氧化铯的组合,氢氧化钡和氨水的组合,氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化钡的组合,氢氧化铯、氨水和碳酸钠的组合,氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡和氢氧化钾的组合,氢氧化钡、氢氧化钾、氢氧化铯、氨水和碳酸钠的组合,氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化钾、氢氧化铯、氨水和碳酸钠的组合等。

作为本发明所述方法的优选技术方案,以所述分离液和氧化性添加剂的总质量为100%计,氧化性添加剂的质量百分含量为0.01%~20%,如0.02%、0.05%、0.08%、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.9%、1%、2%、4%、7%、8%、12%、14%、15%或18%等,优选0.02~18%。

优选地,所述反应体系中通入氧化性气体的流量为0.01~20l/min,例如0.01l/min、0.04l/min、0.08l/min、0.1l/min、0.3l/min、0.7l/min、0.9l/min、1l/min、2l/min、5l/min、8l/min、10l/min、12l/min、15l/min或18l/min等,优选0.02~18l/min。

本发明对废旧锂离子电池正极片的

来源不作限定,可以是正极片生产报废料,也可以是人工拆解废旧锂离子电池得到的正极片中的任意1种或至少2种的组合。

优选地,所述废旧锂离子电池正极片的活性物质为钴基正极材料、锰基正极材料、镍基正极材料或磷酸铁锂中的任意1种或至少2种的组合。

优选地,所述废旧锂离子电池正极片的活性物质为钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或磷酸铁锂中的任意1种或至少2种的组合,典型但非限制性组合为锰酸锂和镍钴锰酸锂的组合,锰酸锂和磷酸铁锂的组合,镍钴锰酸锂和磷酸铁锂的组合,钴酸锂和镍酸锂的组合,镍酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂的组合,钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂的组合,镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂的组合,钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂的组合等。

优选地,所述废旧锂离子电池正极片的活性物质为锰基正极材料或磷酸铁锂中的任意一种或两种的组合。本申请尤其适用于锰基正极材料或磷酸铁锂正极材料,因为锂选择性浸出到溶液以后,其它剩余金属元素的晶体结构稳定,适合大规模的废旧锂离子电池正极极片的处理。

优选地,所述废旧锂离子电池正极片与分离液的液固比为0.1ml/g~200ml/g,如0.5ml/g、2ml/g、3ml/g、4ml/g、5ml/g、8ml/g、10ml/g、20ml/g、40ml/g、50ml/g、70ml/g或160ml/g等,优选为0.5ml/g~150ml/g。

本发明中,所述“废旧锂离子电池正极片与分离液的液固比”指:所述分离液的体积与所述废旧锂离子电池正极片的质量之比。

优选地,所述反应的温度为10℃~180℃,如20℃、30℃、40℃、60℃、70℃、90℃、110℃、120℃、40℃或150℃等,优选为25℃~150℃。

优选地,所述反应的时间为10min~300min,如20min、30min、40min、50min、60min、80min、100min、120min、140min、170min、200min或250min等,优选为30min~250min。

优选地,所述反应在搅拌条件下进行,所述搅拌的速度优选为100rpm~2500rpm,如150rpm、200rpm、300rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、900rpm、1100rpm、1400rpm、1500rpm、1800rpm或2000rpm等,进一步优选为200rpm~2000rpm。

本发明的方法中,对固液分离的方式不做限定,只要能够达到分离液体和固体的目地即可,典型但非限制性分离方式为:沉降分离,过滤分离或离心。

优选地,所述方法还包括对固液分离得到的固体渣进行干燥和筛分的步骤,从而得到铝箔和不含锂的废料(即除锂之外的其他金属废渣)。

作为本发明所述方法的进一步优选技术方案,所述方法包括以下步骤:

(1)将分离液与废旧锂离子电池正极片按0.5ml/g~150ml/g的液固比混合,于25℃~150℃在搅拌条件下反应30min~250min,选择性地使锂进入溶液,而除锂之外的其他金属废渣和铝箔留于固体渣;

(2)固液分离,得到富锂溶液和固体渣;

其中,分离液为ph值在3以上的含有氧化性添加剂的酸液,或ph值在10以下的含有氧化性添加剂的碱液。

此优选技术方案通过采用对废旧锂离子电池正极片与分离液的液固比、反应温度、反应时间以及ph的控制,配合性的达到了更好的锂分离效果,锂分离效果在93%以上,可达98%。

与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:

(1)本发明的方法可以选择性地分离废旧锂离子电池正极片中的锂,得到富锂溶液,锂的分离效率高,在93%以上,分离时间短,工艺流程简单,而且不产生二次污染。

(2)本发明提供的基于废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,适用范围宽,能够适用于钴基,锰基,磷酸铁锂,镍基正极废料及其混合物的选择性分离锂,适合大规模的废旧锂离子电池正极极片的处理。

(3)本发明提供的基于废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,无需通过预处理步骤分离锂离子正极材料与铝箔集流体,降低了处理成本,同时避免现有技术采用有机溶剂或者强的碱性溶液去分离正极材料和铝箔,对环境和人体造成危害。

(4)本发明提供的基于废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,在分离过程中,通过调控反应参数,减少其它杂质金属离子在分离液中的含量,选择性的将锂分离到分离液中,其它金属进入分离渣,达到了短流程分离锂的目的。

附图说明

图1是实施例1提供的从废旧锂离子电池正极材料中选择性分离锂的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子,并不代表或限制本发明的权利保护范围,本发明保护范围以权利要求书为准。

实施例1

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池钴酸锂正极片废料,测量正极废料中金属的质量百分含量为:co:45.28%,li:1.13%,al:2.06%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧钴酸锂正极片一份,与分离液按0.6ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为4的乙酸溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中加入氧化性添加剂过硫酸钠(以所述分离液和氧化性添加剂的总质量为100%计,氧化性添加剂的质量百分含量为3%),进行反应,控制搅拌速度800rpm,于60℃反应60min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表1。

图1是本实施例提供的从废旧锂离子电池正极材料中选择性分离锂的工艺流程示意图。

实施例2

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参照实施例1,区别在于,所述废旧钴酸锂正极片与分离液的液固比为2ml/g。结果见表1。

实施例3

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参照实施例1,区别在于,所述废旧钴酸锂正极片与分离液的液固比为10ml/g。结果见表1。

实施例4

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池钴酸锂正极片废料,测量正极废料中金属的质量百分含量为:co:45.28%,li:1.13%,al:2.06%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧钴酸锂正极片一份,与分离液按0.6ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为9的氢氧化钠溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中通入臭氧,流量为2l/min,进行反应,控制搅拌速度800rpm,于60℃反应60min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表1。

实施例5

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参照实施例4,区别在于,所述废旧钴酸锂正极片与分离液的液固比为2ml/g。结果见表1。

实施例6

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参照实施例4,区别在于,所述废旧钴酸锂正极片与分离液的液固比为10ml/g。结果见表1。

实施例7

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池磷酸铁锂正极片废料,并测量正极废料中金属的质量百分含量:fe:26.05%,li:3.60%,al:16.72%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧磷酸铁锂正极片一份,与分离液按0.6ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为3的磷酸溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中加入氧化性添加剂过氧化氢(以所述分离液和氧化性添加剂的总质量为100%计,氧化性添加剂的质量百分含量为3%),进行反应,控制搅拌速度800rpm,于60℃反应60min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表2。

实施例8

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参考实施例7,区别在于,所述废旧磷酸铁锂正极片与分离液的液固比为2ml/g。结果见表2。

实施例9

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参考实施例7,区别在于,所述废旧磷酸铁锂正极片与分离液的液固比为10ml/g。结果见表2。

实施例10

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池磷酸铁锂正极片废料,并测量正极废料中金属的质量百分含量:fe:26.05%,li:3.60%,al:16.72%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧磷酸铁锂正极片一份,与分离液按0.6ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为9的氨水溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中加入氧化性添加剂次氯酸钠(以所述分离液和氧化性添加剂的总质量为100%计,氧化性添加剂的质量百分含量为3%)。进行反应,控制搅拌速度800rpm,于60℃反应60min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表2。

实施例11

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参照实施例10,区别在于,所述所述废旧磷酸铁锂正极片与分离液的液固比为2ml/g。结果见表2。

实施例12

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参照实施例10,区别在于,所述废旧磷酸铁锂正极片与分离液的液固比为10ml/g。结果见表2。

实施例13

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池镍酸锂,锰酸锂和磷酸铁锂正极片废料混合均匀并测量正极废料中金属的质量百分含量:fe:19.13%,li:4.76%,al:10.52%,ni:16.43%,mn:17.31%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧锂离子电池混合极片一份,与分离液按0.6ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为4的2-氯丁酸溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中加入氧化性添加剂次氯酸钠(以所述分离液和氧化性添加剂的总质量为100%计,氧化性添加剂的质量百分含量为3%),进行反应,控制搅拌速度800rpm,于60℃反应60min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表3。

实施例14

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参照实施例13,区别在于,所述废旧锂离子电池混合极片与分离液的液固比为2ml/g。结果见表3。

实施例15

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参照实施例13,区别在于,所述废旧锂离子电池混合极片与分离液的液固比为10ml/g。结果见表3。

实施例16

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池镍酸锂,锰酸锂和磷酸铁锂正极片废料混合均匀并测量正极废料中金属的质量百分含量:fe:19.13%,li:4.76%,al:10.52%,ni:16.43%,mn:17.31%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧锂离子电池混合极片一份,与分离液按0.6ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为8的碳酸钠溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中通入氯气,流量为1l/min,进行反应,控制搅拌速度800rpm,于60℃反应60min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表3。

实施例17

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参照实施例16,区别在于,所述废旧锂离子电池混合极片与分离液的液固比为2ml/g。结果见表3。

实施例18

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法参照实施例16,区别在于,所述废旧锂离子电池混合极片与分离液的液固比为10ml/g。结果见表3。

实施例19

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池锰酸锂正极片废料,测量正极废料中金属的质量百分含量为:li:3.89%,al:13.21%,mn:43.37%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧锰酸锂正极片一份,与分离液按150ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为6的乙酸溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中加入氧化性添加剂过硫酸钠(以所述分离液和氧化性添加剂的总质量为100%计,氧化性添加剂的质量百分含量为0.02%),进行反应,控制搅拌速度2000rpm,于25℃反应时间250min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表4。

实施例20

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池锰酸锂正极片废料,测量正极废料中金属的质量百分含量为:li:3.89%,al:13.21%,mn:43.37%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧锰酸锂正极片一份,与分离液按0.5ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为5的乙酸溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中通入臭氧,流量为5l/min,控制搅拌速度200rpm,于150℃反应时间60min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表4。

实施例21

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池锰酸锂正极片废料,并测量正极废料中金属的质量百分含量:li:3.89%,al:13.21%,mn:43.37%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧锰酸锂正极片一份,与分离液按0.1ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为10的氢氧化钠溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中通入臭氧,流量为5l/min,进行反应,控制搅拌速度2500rpm,于100℃反应45min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表4。

实施例22

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池锰酸锂正极片废料,并测量正极废料中金属的质量百分含量:li:3.89%,al:13.21%,mn:43.37%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧锰酸锂正极片一份,与分离液按200ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为10的氢氧化钠溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中加入氧化性添加剂次氯酸钠(以所述分离液和氧化性添加剂的总质量为100%计,氧化性添加剂的质量百分含量为18%)进行反应,控制搅拌速度1000rpm,于10℃反应10min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表4。

实施例23

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池锰酸锂和磷酸铁锂正极片废料混合均匀,并测量正极废料中金属的质量百分含量:fe:20.13%,li:4.36%,al:12.52%,mn:18.96%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧锰酸锂和磷酸铁锂混合正极片一份,与分离液按2ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为3的2-氯丁酸溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中加入氧化性添加剂过氧化氢(以所述分离液和氧化性添加剂的总质量为100%计,氧化性添加剂的质量百分含量为20%),进行反应,控制搅拌速度1000rpm,于80℃反应120min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表5。

实施例24

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池锰酸锂和磷酸铁锂正极片废料混合均匀,并测量正极废料中金属的质量百分含量:fe:20.13%,li:4.36%,al:12.52%,mn:18.96%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧锰酸锂和磷酸铁锂混合正极片一份,与分离液按2ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为3的2-氯丁酸溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中加入氧化性添加剂过氧化氢(以所述分离液和氧化性添加剂的总质量为100%计,氧化性添加剂的质量百分含量为0.01%),进行反应,控制搅拌速度100rpm,于180℃反应30min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表5。

实施例25

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池锰酸锂和磷酸铁锂正极片废料混合均匀,并测量正极废料中金属的质量百分含量:fe:20.13%,li:4.36%,al:12.52%,mn:18.96%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧锰酸锂和磷酸铁锂混合正极片一份,与分离液按0.6ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为8的碳酸钠溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中通入氯气,流量4l/min,进行反应,控制搅拌速度800rpm,于45℃反应300min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表5。

实施例26

本实施例提供了一种从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,其具体方法为:

(1)取锂离子电池锰酸锂和磷酸铁锂正极片废料混合均匀,并测量正极废料中金属的质量百分含量:fe:20.13%,li:4.36%,al:12.52%,mn:18.96%。

(2)取步骤(1)干燥以后的废旧锰酸锂和磷酸铁锂混合正极片一份,与分离液按5ml/g的液固比称量正极片固体的质量和量取分离液(ph值为9的碳酸钠溶液)液体体积,放入反应器,同时向反应体系中通入氯气,流量4l/min,进行反应,控制搅拌速度800rpm,于60℃反应120min,进行选择性分离;

(3)反应完成后,进行固液分离,用去离子水洗涤滤渣三次,收集滤液,测定滤液中金属离子含量,计算上述金属的浸出率(其中xc为浸出率%,m为分离液中金属含量g,mr为分离渣中金属含量g)。结果见表5。

对比例1

具体方法参照实施例6,区别在于反应体系中不通入臭氧,结果见表1。

对比例2

具体方法参照实施例12,区别在于反应体系中不含氧化性添加剂次氯酸钠,结果见表2。

对比例3

具体方法参照实施例18,区别在于反应体系中不通入氯气,结果见表3。

对比例4

具体方法参照实施例20,区别在于反应体系中不通入臭氧,结果见表4。

对比例5

具体方法参照实施例22,区别在于分离液中不含氧化性添加剂次氯酸钠,结果见表4。

对比例6

具体方法参见实施例24,区别在于分离液中不含氧化性添加剂过氧化氢,结果见表5。

表1钴酸锂正极废料的浸出率结果

表2磷酸铁锂正极废料的浸出率结果

表3镍酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂混合正极废料的浸出率结果

表4锰酸锂正极废料的浸出率结果

表5锰酸锂和磷酸铁锂混合正极废料的浸出率结果

由实施例1-26及对比例1-6可知,本发明提供的从废旧锂离子电池正极片中选择性分离锂的方法,通过选用特定的含有氧化性添加剂及酸或碱的分离液与废旧锂离子电池正极片进行反应,可以选择性地使锂进入溶液,而除锂之外的其他金属废渣和铝箔留于固体渣,达到锂高效分离的目的,锂的分离效率高,在93%以上,分离时间短,适用范围宽,成本低,回收工艺无污染,易于工业化生产。

对比例的分离液中不含有氧化性添加剂或未通入氧化性气体。测试结果表明,所有对比例均无法实现锂的高效率选择性分离。

申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

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