【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及三元鋰電池回收，具體涉及一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法。
技術介紹
1、自三元鋰電池進入市場以來，鋰離子電池已廣泛應用于電子信息產品，具有高能量密度、高電壓、良好的循環性能和環保等獨特優勢，正逐漸取代鎳鎘電池和鎳氫電池，然而報廢的鋰離子電池如果得不到妥善處理，將會嚴重危害生態環境，此外廢舊的鋰離子電池中富含鋁、銅和鐵等貴金屬，因此，對于鋰離子電池的回收利用具有重要的價值和意義。
2、專利技術專利cn112374511a公開了一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰和三元體前驅體的方法，是通過高溫焙燒，利用石墨、粘結劑作為還原劑，通過自還原相轉化破壞三元材料的結構，后通入co2，將含鋰水浸液蒸發結晶得到碳酸鋰產品，后將水浸渣采用硫酸進行酸浸，浸出鎳鈷錳元素，后加入鐵粉去除銅雜質，后加入氟化鈉，去除溶液中的鈣和鎂，再進行萃取和反萃取，從而制備得到相應的三元體前驅體；
3、但是，上述現有技術中首先進行提鋰操作，制備得到碳酸鋰產品，由于含鋰水浸液中其他金屬雜質未除盡，所以通入的co2體積和流量需要適度，避免產生其他金屬元素的沉淀；此外，后期的雜質吸附工藝中，未能對重金屬元素進行有效吸附，從而造成重金屬元素資源的浪費現象。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，用于解決現有技術中對于廢舊三元鋰電池中的各類金屬元素未能做到高效吸附，從而使得后期利用高濃度碳酸鈉制備得到的碳酸鋰沉淀的純度不高，并不適用于作為電池級材
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現：一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，包括以下步驟：
3、s1、廢舊的三元鋰電池進行預處理，得到預處理后的三元鋰電池正極材料粉末；
4、s2、將預處理后的三元鋰電池正極材料粉末進行兩次酸浸-過濾操作，分別得到一次濾液和二次濾液；將一次濾液和二次濾液合并，得到浸出液；所述酸浸工藝中，采取硫酸-過氧化氫體系作為酸浸液；
5、目前，常用作浸出廢舊鋰離子電池有價金屬的無機酸包括鹽酸、硝酸和硫酸。但是，鹽酸和硝酸作為酸浸試劑時，由于強揮發性，會產生nox、cl2等有毒有害氣體，所以本專利技術選用硫酸作為酸浸液。此外，linixcoymn(1-x-y)o2容易自發發生氧化還原反應，導致正極材料的溶解效率降低，所以需要額外的還原劑將其還原為低價的金屬離子，提高自身的浸出效率。本專利技術采用過氧化氫作為還原劑。而酸中的so42-優先與低價金屬離子結合，使得鎳鈷錳酸鋰結構加速破壞，金屬離子迅速溶解于硫酸溶液中，從而加快溶解過程。
6、s3、在浸出液中加入20％wt的na2co3溶液，直至浸出液的ph值調節為4.5-5時，混合攪拌，后進行固液分離，得到去除鋁鐵銅元素的浸出液；
7、氫氧化鋁、氫氧化鐵和氫氧化銅的ksp數值遠遠大于氫氧化鎳、氫氧化錳和氫氧化鈷的ksp數值；依據三元鋰電池中各類正極材料的含量和相應的金屬元素的ksp數值，通過在浸出液中引入堿性na2co3溶液，將ph值調節至氫氧化鋁、氫氧化鐵和氫氧化銅的沉淀區域，從而預先沉淀ksp數值較大的堿金屬元素。
8、s4、將去除鋁鐵銅元素的浸出液和草酸微膠囊混合、靜置吸附，后進行固液分離，制備得到截除重金屬的過濾液和吸附重金屬的微膠囊；
9、s5、將截除重金屬的過濾液的ph控制在7-8，后將截除重金屬的過濾液升溫至90℃，后將碳酸鈉溶液添加到截除重金屬的過濾液中，混合攪拌、過濾，制備得到白色的碳酸鋰沉淀；
10、所述草酸微膠囊的制備方法，包括以下步驟：
11、a1、將羧甲基纖維素和去離子水混合，采用恒溫水浴加熱，混合攪拌，使得羧甲基纖維素充分在水中溶解，得到羧甲基纖維素水溶液；
12、a2、在羧甲基纖維素水溶液中加入引發劑aiba和n-乙烯基甲酰胺，后在90℃的恒溫水浴環境下，混合攪拌、反應，得到改性羧甲基纖維素混合液；
13、a3、將得到改性羧甲基纖維素混合液溶解于30ml的超純水中，得到壁材溶液a；在壁材溶液a中加入阿拉伯膠，混合攪拌，得到復合壁材溶液；
14、a4、將復合壁材溶液和芯材草酸混合，超聲、噴霧干燥得到草酸微膠囊。
15、進一步的，步驟s1中，廢舊的三元鋰電池進行預處理的具體工藝步驟為：廢舊的三元鋰電池放入氯化鈉中靜置24h，進行放電處理；后將放電后的廢舊三元鋰電池拆解、去除塑料；再將正負極材料、隔膜進行分離，依次用去離子水沖洗正極材料、負極材料和隔膜；后將正極材料破碎、過50-100目篩，得到正極粉料；
16、將正極粉料和二甲基甲酰胺混合，溶解正極粉料粘附的粘結劑pvd；后將正極粉料采用去離子水清洗、烘干處理，得到預處理后的三元鋰電池正極材料粉末。
17、進一步的，步驟s2中硫酸-過氧化氫體系由1-3mol/l的硫酸溶液50ml和4ml的過氧化氫混合得到；所述硫酸-過氧化氫體系和三元鋰電池正極材料混合的用量比為15-25ml:1g。
18、進一步的，步驟s4中，靜置吸附的時長為30-60min。
19、進一步的，所述a1中，羧甲基纖維素和去離子水的用量比為3-5g:50ml；水浴加熱的溫度為60℃。
20、進一步的，所述a2中，引發劑和n-乙烯基甲酰胺的用量比為0.05g:1-2g；恒溫水浴的溫度為90℃。
21、進一步的，所述a4中，復合壁材溶液和芯材的用量比為1-15ml:1g。
22、進一步的，所述a4中，噴霧干燥的具體參數為：進風口溫度為100-120℃、出風口溫度為80-90℃、泵速為20％、空氣流量為100％。
23、進一步的，所述a5中，添加的碳酸鈉溶液的濃度為200-400g/l、碳酸鈉溶液和截除重金屬的過濾液的質量比為1:1。
24、本專利技術利用n-乙烯基甲酰對羧甲基纖維素進行預先改性。羧甲基纖維素在引發劑的作用下，可以生成碳自由基和氧自由基兩種不同的自由基；由于n-乙烯基甲酰胺分子結構中含有乙烯基，乙烯基的雙鍵打開后，隨后生成的碳自由基和氧自由基能夠和乙烯基進行共聚反應，高分子鏈上的自由基被引發劑反應掉，最終實現反應的鏈終止，得到具備氨基的改性羧甲基纖維素。
25、草酸作為沉淀劑，對浸出液中的有價金屬離子ni、co、mn和鋰離子(li)進行選擇性分離。其中，單價金屬(li+)主要存在于浸出液中，草酸在有價金屬回收過程中，充當螯合劑和共沉淀劑。當配體和金屬離子在兩個或者多個位點通過配位鍵發生反應時，就會產生螯合作用。因此，二價金屬離子ni2+、co2+、mn2+均可以和草酸發生強反應，形成金屬草酸鹽。但是，上述有價金屬離子的沉淀率過快，不利于控制有價金屬離子的沉淀速率；此外，草酸結合后的金屬離子并不穩定且溶于草酸溶液。對草酸進行微膠囊化處理，不僅可以提供更多的活性位點，提高配體和金屬離子的螯合作用；另外，壁材提供的多羥基活性位點和多氨基活性位點，也本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述S1中，廢舊的三元鋰電池進行預處理的具體工藝步驟為：
3.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述S2中，硫酸-過氧化氫體系由1-3mol/L的硫酸溶液50mL和4mL的過氧化氫混合得到；所述硫酸-過氧化氫體系和三元鋰電池正極材料混合的用量比為15-25mL:1g。
4.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述S4中，草酸微膠囊的制備方法，包括以下步驟：
5.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述S4中，靜置吸附的時長為30-60min。
6.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述S5中，添加的碳酸鈉溶液的濃度為200-400g/L、碳酸鈉溶液和截除重金屬的過濾液的質量比為1:1。
7.根據權利要求1所述的一種廢舊
8.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述A2中，引發劑和N-乙烯基甲酰胺的用量比為0.05g:1-2g；恒溫水浴的溫度為90℃。
9.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述A4中，復合壁材溶液和芯材的用量比為1-1.5mL:1g。
10.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述A4中，噴霧干燥的具體參數為：進風口溫度為100-120℃、出風口溫度為80-90℃、泵速為20％、空氣流量為100％。
...【技術特征摘要】
1.一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述s1中，廢舊的三元鋰電池進行預處理的具體工藝步驟為：
3.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述s2中，硫酸-過氧化氫體系由1-3mol/l的硫酸溶液50ml和4ml的過氧化氫混合得到；所述硫酸-過氧化氫體系和三元鋰電池正極材料混合的用量比為15-25ml:1g。
4.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述s4中，草酸微膠囊的制備方法，包括以下步驟：
5.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在于，所述s4中，靜置吸附的時長為30-60min。
6.根據權利要求1所述的一種廢舊三元鋰電池回收制備碳酸鋰的方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姚送送，王井陽，秦俊，陸巖，
申請(專利權)人：安徽南都華鉑新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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