[发明专利]从废旧锂离子电池中回收钴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从废旧锂离子电池中分离回收钴的方法，属于废旧锂电池回收利用技术领域。

背景技术

锂离子电池由于其所具有的高电能量密度、高工作电压、循环寿命长以及无记忆效应等各项优点，越来越广泛的应用于日常生活中。而这些锂离子电池在报废后通常会给环境造成一定的危害，与此同时，锂电池重含有的金属Co是一种价值很高的战略性资源，因此无论从环保还是经济角度考虑，都应该对废旧锂电池进行资源化挥手。

目前，国内关于锂离子电池回收的研究工作已经有了重要的进展，已有多项关于废锂电池回收技术的专利。

专利[200310103584.7]通过焙烧、粉碎、分选、电解回收Cu和Co的方法对废锂电池进行了资源化回收；专利[200410019958.1]通过切割、碱浸酸溶、NaOH沉钴、煅烧制备纳米氧化钴的方法对废锂电池进行了回收。此外，专利[00108958.7]和专利[200510018601.6]等也分别提出了回收废锂电池的方法。

在这些专利中，废锂电池的拆解几乎都是通过手工或专用小型机械进行的。事实上，锂电池中会含有少量的金属单质锂，而单质锂具有很强的易燃易爆性，再加上手工拆解或小型机械的处理速度会限制废锂电池的处理规模，因此这些方法在应用上存在着很大的局限性。另外，焚烧去除有机物、溶剂萃取分离回收钴等方法的使用一方面容易产生二次污染、另一方面增加了处理成本。

发明内容

本发明的目的是提出一种清洁、经济的、可以应用于工业生产，对废锂离子电池中的有价物质进行分离，同时对其中的钴进行回收，制备氧化钴产品的方法。该方法包括步骤如下：

(1)食盐水放电

将废锂电池置于食盐水中进行充分放电，浸泡时间4h以上。

(2)废锂电池的破碎

将废锂电池投入破碎机中进行粗碎，粗碎机用筛网孔径在10～20mm之间，筛上物主要为塑料和有机隔膜，得到的筛下物进入到下一步骤。

(3)超声波搅拌清洗

将粗碎步骤得到的筛下物倒入超声波清洗槽中进行清洗，清洗液为清水，清洗时间为15～30min，清洗过程中需搅拌，在这一过程中，LiCoO₂粉末得以从Al箔上脱落下来，同时，石墨粉末也会从Cu箔上脱落下来。

(4)格筛分离

将固液混合物通过1～3mm孔径的格筛，塑料、有机隔膜、铜箔、铝箔、铁外壳会被格筛拦截，而LiCoO₂和石墨则会通过格筛，之后进行过滤得到LiCoO₂和石墨粉末的混合物，其中含有少量Cu、Al、Fe等杂质金属，过滤后的液体呈碱性，进行中和后可再次作为清洗液使用。

(5)Co、Li的浸出

在温度为60℃以上，固液比为1∶10～1∶50(g∶mL)的条件下，采用质量浓度为8％～18％的HCl溶液溶解该混合物，作用时间为1～3h，过滤，得到含有Co²⁺、Li⁺，以及少量Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺的盐酸溶液。

(6)净化除Fe³⁺

向浸出液中加入质量浓度为40％左右的NaOH调节溶液pH为3.5～4.0之间，去除溶液中的Fe³⁺，同时大部分的Al³⁺和部分Cu²⁺也会在此步骤中被除去。

(7)净化除Cu²⁺

向除Fe³⁺后的浸出液中加入少量Na₂S，调整溶液pH＝2.0～3.0，去除溶液中的Cu2+，Na₂S的加入量应稍多于按照CuS的化学计量比计算的Na₂S的量，约为1.1～1.5倍。

(8)草酸铵沉钴

向去除Fe³⁺、Cu²⁺后的浸出液中加入草酸铵，调整溶液pH＝1.5～2.0，得到粉红色的草酸钴沉淀，用去离子水多次清洗过滤物，去除其中的杂质离子，草酸钴的加入量多于按照CoC₂O₄的化学计量比计算的(NH₄)₂C₂O₄的量；将过滤液和清洗液保存，留作回收其中的锂元素和残余的铝元素。

(9)制备Co₂O₃产品