【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)公開了一種水楊酸基低共熔溶劑，本專利技術(shù)還公開該水楊酸基低共熔溶劑制備方法，以及使用水楊酸基低共熔溶劑浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的浸出方法；屬于電池回收、低共熔溶劑領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
1、近幾年，新能源汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，使鋰離子電池生產(chǎn)數(shù)量大幅增加，伴隨而來的是廢舊鋰離子電池?cái)?shù)量的激增。根據(jù)估計(jì)，到2030年，世界廢舊鋰離子電池?cái)?shù)量將達(dá)到1100萬噸。廢舊鈷酸鋰電池中含有大量的鋰、鈷等有價(jià)金屬元素，其中鈷作為工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的金屬，經(jīng)濟(jì)效益極高。隨著鋰離子電池制造規(guī)模的增大，對鈷的需求也會大幅增長。此外，廢舊鋰離子電池中含有重金屬元素、有機(jī)和無機(jī)化合物等有毒化合物，若處理不當(dāng)會污染環(huán)境，其中鈷具有致癌性、致突變性和生殖毒性，會對人體造成不可挽回的損傷。廢舊鋰電池回收在緩解金屬資源短缺和環(huán)境保護(hù)方面具有重要意義。
2、目前針對廢舊鋰離子電池正極材料的回收方法主要有火法回收和濕法回收兩種。其中
3、火法回收工藝能耗大，產(chǎn)生大量廢氣，且不能有效分離金屬，產(chǎn)物純度低。濕法回收工藝
4、技術(shù)較成熟，金屬回收率高，產(chǎn)品純度高，但存在工藝流程長，需要消耗大量的酸，產(chǎn)生大量酸性廢水，造成二次污染。
5、因此，需要尋找一種高效的，可以降低能耗和減少二次污染的廢舊鋰離子電池綠色回收方法。
6、低共熔溶劑(des)是一種新型的綠色溶劑，由氫鍵供體和氫鍵受體組合而成，具有良好的溶解能力和金屬配位能力，可通過還原反應(yīng)和配位反應(yīng)使廢舊鋰離子電池正極材料中的有價(jià)金屬浸出。低共熔溶
7、cn?114438343一種用于選擇性萃取鋰的雙功能疏水性低共熔溶劑及其制備方法和應(yīng)用方法，所述雙功能疏水性低共熔溶劑包括氫鍵供體和氫鍵受體；所述氫鍵供體包括β-雙酮類萃取劑和/或水楊酸苯酯；所述氫鍵受體包括含磷萃取劑和/或n,n-二烷基苯甲酰胺，該雙功能疏水性低共熔溶劑用于高鈉低鋰溶液中鋰的選擇性萃取分離，但是不適合從廢舊鈷酸鋰正極材料黑粉中浸出鋰和鈷元素。因?yàn)閺U舊鈷酸鋰電池正極材料中的鋰和鈷分別以氧化鈷和四氧化三鈷的形式存在，需要先將鈷還原成二價(jià)鈷形式，再通過低共熔溶劑提供的酸性使鋰鈷氧化物的結(jié)構(gòu)破壞，才能使鋰和鈷從廢舊鈷酸鋰電池正極材料黑粉結(jié)構(gòu)里釋放到溶液中。以上反應(yīng)過程中要求低共熔溶劑擁有還原能力和酸性，上述雙功能疏水性低共熔溶劑的還原能力和酸性較弱，無法使鋰和鈷元素從廢舊鈷酸鋰正極材料黑粉結(jié)構(gòu)里釋放到溶液中；而水楊酸基低共熔溶劑擁有更強(qiáng)的還原能力和酸性，因此水楊酸基低共熔溶劑更適合從廢舊鈷酸鋰正極材料黑粉中浸出鋰和鈷元素。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對上述問題，本專利技術(shù)的第一個(gè)目的是提供一種浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的水楊酸基低共熔溶劑。
2、本專利技術(shù)的第二個(gè)目的是該水楊酸基低共熔溶劑的制備方法。
3、本專利技術(shù)的第三個(gè)目的是該水楊酸基低共熔溶劑和浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，采用該水楊酸基低共熔溶劑浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中的有價(jià)金屬，條件綠色溫和，不需要添加額外的還原劑，浸出效率高，使用的水楊酸可以回收重復(fù)利用，具有良好的應(yīng)用前景。
4、本專利技術(shù)提供的第一個(gè)技術(shù)方案是這樣的：
5、一種水楊酸基低共熔溶劑，所述的水楊酸基低共熔溶劑由水楊酸和氫鍵受體制備得到的；所述水楊酸和氫鍵受體的摩爾比為1：(1～3)。
6、在本專利技術(shù)中，所述水楊酸和氫鍵受體的摩爾比具體為1:1、1:2、1:3。本專利技術(shù)對上述原料的來源沒有特殊限定，采用常規(guī)市售產(chǎn)品即可。
7、進(jìn)一步的，上述的水楊酸基低共熔溶劑，所述氫鍵受體包括氯化膽堿、甘氨酸、無水甜菜堿中至少一種。
8、上述的水楊酸基低共熔溶劑用于浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬。
9、本專利技術(shù)提供的另外一個(gè)技術(shù)方案是上述的水楊酸基低共熔溶劑的制備方法，是將水楊酸和氫鍵受體混合后，在60～80℃反應(yīng)20～30min，得到水楊酸基低共熔溶劑。
10、更優(yōu)選的：反應(yīng)溫度為80℃，時(shí)間為20min。
11、本專利技術(shù)中，所述反應(yīng)在攪拌下進(jìn)行，所述攪拌的速度為600rpm。
12、本專利技術(shù)提供的另外一個(gè)技術(shù)方案是一種浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，包括以下步驟：
13、(1)將廢舊鈷酸鋰電池正極材料在300～500℃煅燒3～5h，得到預(yù)處理料；
14、(2)將步驟(1)得到的預(yù)處理料與第一個(gè)技術(shù)方案所述的水楊酸基低共熔溶劑混合，進(jìn)行密閉加熱100～120℃反應(yīng)6～8h，回收浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中的有價(jià)金屬和浸出液。
15、更優(yōu)選包括：煅燒溫度為500℃，時(shí)間為3h。在本專利技術(shù)中，所述高溫處理的目的為除去廢舊鈷酸鋰電池正極材料中殘留的電解質(zhì)和粘結(jié)劑等雜質(zhì)。
16、進(jìn)一步的，上述的浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，還包括浸出反應(yīng)得到的浸出液中回收水楊酸的方法，包括以下步驟：使用去離子水稀釋浸出液，靜置一段時(shí)間后析出水楊酸晶體；過濾分離，干燥后得到水楊酸晶體。
17、優(yōu)選的，所述步驟(1)的去離子水稀釋倍率為10～20倍。
18、進(jìn)一步的，上述的浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，所述步驟(2)預(yù)處理料和所述水楊酸基低共熔溶劑的質(zhì)量比為1：(30～50)；更優(yōu)選為1:50。
19、在本專利技術(shù)中，所述密閉加熱反應(yīng)的條件優(yōu)選包括：溫度為120℃，時(shí)間為8h。在本專利技術(shù)中，所述密閉加熱反應(yīng)優(yōu)選在攪拌下進(jìn)行，所述攪拌速度優(yōu)選為600rpm。
20、進(jìn)一步的，上述的浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，所述有價(jià)金屬包括鋰和鈷中的一種或兩種。
21、優(yōu)選的，所述有價(jià)金屬包括鋰和鈷中的一種或兩種。
22、廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的浸出率(η)由下式定義：
23、η＝(cv/c0v0)×100％；
24、其中c為有價(jià)金屬在浸出液中的最終濃度(mg?l-1)，由原子吸收光譜檢測到；v代表浸出液的體積(l)；c0為原始廢舊鈷酸鋰電池正極材料王水消解液中有價(jià)金屬的濃度(mg?l-1)，由原子吸收光譜檢測到，v0為原始廢舊鈷酸鋰電池正極材料王水消解液的體積(l)。
25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的提供的技術(shù)方案具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
26、1、本專利技術(shù)的水楊酸基低共熔溶劑原材料價(jià)格低廉，來源廣泛，制備簡易，且水楊酸可回收重復(fù)利用，降低回收成本。
27、2、本專利技術(shù)提供的廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的浸出方法可以取代使用強(qiáng)酸的傳統(tǒng)濕法回收工藝，不需要添加額外的還原劑，浸出效果良好，浸出時(shí)間短，回收廢舊鈷酸鋰電池正極材料中的有價(jià)金屬鋰、鈷的效率較高。其中有價(jià)金屬元素鋰的浸出率為：90.36％～100％，鈷的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種水楊酸基低共熔溶劑，其特征在于，所述的水楊酸基低共熔溶劑由水楊酸和氫鍵受體制備得到的；所述水楊酸和氫鍵受體的摩爾比為1：(1～3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水楊酸基低共熔溶劑，其特征在于，所述氫鍵受體包括氯化膽堿、甘氨酸、無水甜菜堿中至少一種。
3.權(quán)利要求1所述的水楊酸基低共熔溶劑用于浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬。
4.權(quán)利要求1所述的水楊酸基低共熔溶劑的制備方法，其特征在于，是將水楊酸和氫鍵受體混合后，在60～80℃反應(yīng)20～30min，得到水楊酸基低共熔溶劑。
5.一種浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，其特征在于，所述步驟(2)預(yù)處理料和所述水楊酸基低共熔溶劑的質(zhì)量比為1：(30～50)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，其特征在于，所述有價(jià)金屬包括鋰和鈷中的一種或兩種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，其特征在于，從浸出反應(yīng)得到的浸出液中回收水楊酸的方法包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，其特征在于，所述步驟(1)的去離子水稀釋倍率為10～20倍。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種水楊酸基低共熔溶劑，其特征在于，所述的水楊酸基低共熔溶劑由水楊酸和氫鍵受體制備得到的；所述水楊酸和氫鍵受體的摩爾比為1：(1～3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水楊酸基低共熔溶劑，其特征在于，所述氫鍵受體包括氯化膽堿、甘氨酸、無水甜菜堿中至少一種。
3.權(quán)利要求1所述的水楊酸基低共熔溶劑用于浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬。
4.權(quán)利要求1所述的水楊酸基低共熔溶劑的制備方法，其特征在于，是將水楊酸和氫鍵受體混合后，在60～80℃反應(yīng)20～30min，得到水楊酸基低共熔溶劑。
5.一種浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中有價(jià)金屬的方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浸出廢舊鈷酸鋰電池正極材料中...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丁春華，趙啟豪，任杰，劉全兵，蔡曉蘭，方巖雄，
申請(專利權(quán))人：廣東工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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