【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及三元鋰電池回收利用，特別是一種基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法。
技術(shù)介紹
1、現(xiàn)有三元鋰電池因其高能量密度和長循環(huán)壽命，在電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，隨著使用時(shí)間的增長，電池電能會(huì)逐漸衰減，報(bào)廢后的三元鋰電池需要回收處理。現(xiàn)有三元鋰電池回收利用主要包括預(yù)處理、有價(jià)金屬的回收和材料的再生三個(gè)環(huán)節(jié)，其中預(yù)處理環(huán)節(jié)包括：放電、拆卸和分離，以安全高效地將電池拆解為正極材料、負(fù)極材料、電解液等回收電池中的有價(jià)值成分。
2、有價(jià)金屬的回收包括：通過火法或濕法工藝回收三元鋰電池各部分中所含鋰、鎳、鈷、錳等有價(jià)金屬。火法工藝通過高溫冶煉將金屬轉(zhuǎn)化為合金或化合物，而濕法工藝則利用化學(xué)溶劑將金屬離子從電池材料中浸出，然后通過萃取、沉淀等步驟進(jìn)行分離和提純。
3、其中有價(jià)金屬回收所用原料多為黑粉，黑粉通過拆解退役鋰電池后，對(duì)所得正負(fù)極材料進(jìn)行破碎、篩分、熱解、分選等工序得到的主要含鎳、鈷、錳和鋰等金屬及碳粉的黑色粉體。
4、針對(duì)此類原料，現(xiàn)有技術(shù)如cn202111241886.5公開了一種使用深共晶溶劑從廢舊鋰電池中浸出鎳鈷錳的方法，該方法將石墨粉和廢鎳鈷錳酸鋰正極材料經(jīng)過球磨混合、還原焙燒、用去離子水?dāng)嚢杷⑦^濾、烘干后，將所得物質(zhì)置于摩爾比為2：1的氯化膽堿：檸檬酸混合溶液，在85℃下浸出5h，固液比1:75(g/ml)得到浸出液，浸出液中鎳鈷錳的浸出率分別為96.93％，96.73％，97.40％。三種元素的浸出率有待提高，同時(shí)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰元素的回收利用。
5、又如cn202310279761.4中公開的方法，在450℃下焙燒從廢舊鋰電池中的正極極片得到正極片粉末，將所得粉末置于摩爾比為1：1的氯化膽堿：檸檬酸混合的溶液中，溶液中添加乙醇、水所得混合溶液中，90℃下攪拌浸出2h；將沉淀劑溶液(草酸、乙醇、水)加入浸出液中180℃下水熱反應(yīng)12h得到含鎳鈷錳的電催化劑(具體是ncm草酸鹽，其化學(xué)式約為ni0.33co0.33?mn0.33c2o4)。該方法無法直接制得金屬元素，僅能得到多種金屬元素混合所得的催化劑，影響回收金屬物質(zhì)的進(jìn)一步使用。
6、cn202410321425.6公開了一種廢舊三元鋰電池回收制備三元前驅(qū)體的方法使用四丁基氯化銨、噻吩甲酰三氯丙酮、苯甲酰三氯丙酮、乙醇以及檸檬酸(草酸或者酒石酸)物質(zhì)組成的低共熔溶劑回收廢舊三元鋰電池正極材料，在90℃條件下，液固比為30ml/g，浸出120min，li的浸出率為93.31％、ni的浸出率為97.69％、co的浸出率為98.12％、mn的浸出率為99.22％。雖然在較溫和條件下即可實(shí)現(xiàn)鋰鈷鎳錳的高效浸出，但是組成低共熔溶劑物種較多，不利于有價(jià)金屬回收后的重復(fù)利用。鋰的浸出率有待提高。
7、cn202311193870.0涉及一種深共晶溶劑回收再生廢舊鋰離子電池正極材料的方法，該方法直接將廢舊三元鋰電池直接置于摩爾比為1：4的鹽酸胍：甲酸混合的溶液中液固比為1/50g/g，140℃下攪拌80min，浸出液中鋰鎳鈷錳的浸出率分別為97.79％，94.14％，95.79％，93.75％，在高溫，高液固比的條件下四種金屬的浸出率有待提高。
8、公開于
技術(shù)介紹
部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本專利技術(shù)的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，該方法能同時(shí)將三元鋰電池中的鋰、鎳、鈷、錳以化合物的形式收集得到，實(shí)現(xiàn)全面回收利用。
2、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，包括以下步驟：
3、1)低共熔溶劑與黑粉按液固比為5～50：1(ml：g)在110～130℃下攪拌浸出3～4h后得到浸出液；
4、2)根據(jù)icp測(cè)得浸出液中鋰、鈷、鎳和錳含量，并根據(jù)鋰、鈷、鎳和錳含量添加超過所需量的草酸攪拌靜置后，離心得到草酸鎳沉淀、草酸鈷沉淀、草酸錳沉淀的沉淀混合物和鋰濾液；
5、3)以各次所得鋰濾液作為低共熔溶劑，重復(fù)步驟1～2)至少3次后，所得最終鋰濾液旋蒸后加入碳酸鈉離心得到碳酸鋰沉淀；
6、4)合并各次所得的沉淀混合物，用硫酸溶解沉淀混合物后，測(cè)得混合溶液中鎳、鈷和錳濃度，補(bǔ)充硫酸鎳、硫酸鈷或硫酸錳溶液后，調(diào)節(jié)ph后，加入氨水得到三元鋰前驅(qū)體(ni0.5co0.2mn0.3)(oh)2；
7、低共熔溶劑為氯化膽堿：檸檬酸按摩爾比為2：1～0.5混合并添加所得混合物體積35～45％的水制得。
8、黑粉制備方法包括以下步驟：
9、將廢舊鋰電池材料置于0.1mol/l的氯化鈉熔液中浸泡48h進(jìn)行放電處理。在通風(fēng)櫥下用斜口鉗剪開放電完全后的廢舊鋰電池，將正極材料從金屬殼和有機(jī)膜上手動(dòng)分離，并使用切割機(jī)切成小片。取出正極材料在700℃下焙燒2h，以除去有機(jī)材料。將煅燒過的材料浸沒在naoh熔液中以從陰極分離鋁箔，所得黑色材料研磨后粒徑為5～15μm。將所得黑色物質(zhì)在70℃烘箱中烘干，得到含有鎳鈷錳鋰氧化物的黑色物質(zhì)。
10、優(yōu)選地，第一次完成步驟1～2)后，所得沉淀混合物和鋰濾液為第一次浸出，第一次浸出中：鋰的浸出率91.37～99.45％、鎳的浸出率95.21～99.21％、錳的浸出率93.79～99.79％、鈷的浸出94.24～99.24％。
11、優(yōu)選地，加入草酸后靜置3～4h。
12、優(yōu)選地，所得草酸鎳、草酸鈷和草酸錳沉淀混合物用水和乙醇洗滌兩遍后烘干備用。
13、優(yōu)選地，鋰濾液旋蒸除去水后作為低共熔溶劑使用。
14、優(yōu)選地，第二次完成步驟1～2)后，所得沉淀混合物和鋰濾液為第二次浸出，第二次浸出中：鋰的浸出率90.42～97.42％、鎳的浸出率91.96～98.96％、錳的浸出率91.64～99.64％、鈷的浸出率92.32～99.32％。
15、優(yōu)選地，按鎳、鈷和錳的摩爾比為5：2：3補(bǔ)充硫酸鎳、硫酸鈷或硫酸錳溶液。
16、優(yōu)選地，調(diào)節(jié)ph值為用naoh調(diào)節(jié)溶液ph為12。
17、優(yōu)選地，低共熔溶劑為氯化膽堿：檸檬酸按摩爾比為2：1混合并添加所得混合物體積35％的水制得。
18、優(yōu)選地，第三次完成步驟1～2)后，所得沉淀混合物和鋰濾液為第三次浸出，第三次浸出中：鋰的浸出率91.42～95.42％、鎳的浸出率91.96～95.96％、錳的浸出率90.64～95.64％、鈷的浸出率89.32～95.32％。
19、具體地該方法包括以下步驟：
20、(1)低共熔溶劑浸出
21、分別稱取一定量的氯化膽堿和檸檬酸于燒杯中，在70℃下攪拌10min制得低共熔溶劑。稱量一定量的黑粉加入到圓底燒瓶中，按液固比(ml/g)10：1加入相應(yīng)體積本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，第一次完成步驟1～2)后，所得沉淀混合物和鋰濾液為第一次浸出，第一次浸出中：鋰的浸出率91.37～99.45％、鎳的浸出率95.21～99.21％、錳的浸出率93.79～99.79％、鈷的浸出94.24～99.24％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，加入草酸后靜置3～4h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，所得草酸鎳、草酸鈷和草酸錳沉淀混合物水和乙醇洗滌兩遍后烘干備用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，鋰濾液旋蒸除去水后作為低共熔溶劑使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，按鎳、鈷和錳的摩爾比為5：2：3補(bǔ)充硫酸鎳、硫酸鈷或硫酸錳溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，調(diào)節(jié)pH值為用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH為12。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，低共熔溶劑為氯化膽堿：檸檬酸按摩爾比為2：1混合并添加所得混合物體積35％的水制得。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，第三次完成步驟1～2)后，所得沉淀混合物和鋰濾液為第三次浸出，第三次浸出中：鋰的浸出率88.42～95.42％、鎳的浸出率91.96～95.96％、錳的浸出率90.64～95.64％、鈷的浸出率89.32～95.32％。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，第一次完成步驟1～2)后，所得沉淀混合物和鋰濾液為第一次浸出，第一次浸出中：鋰的浸出率91.37～99.45％、鎳的浸出率95.21～99.21％、錳的浸出率93.79～99.79％、鈷的浸出94.24～99.24％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，加入草酸后靜置3～4h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，所得草酸鎳、草酸鈷和草酸錳沉淀混合物水和乙醇洗滌兩遍后烘干備用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，鋰濾液旋蒸除去水后作為低共熔溶劑使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低共熔溶劑和草酸梯級(jí)分離的退役三元鋰電池中有價(jià)金屬回收方法，其特征在于，第二次完成步驟1～2)后，所得沉淀混合...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王世雄，周治村，楊項(xiàng)軍，常軍，吳運(yùn)東，張倩，董雄文，申喜元，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：云南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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