[发明专利]一种从锂电池正极材料中分离回收锂和钴的方法有效
申请号: | 201110065079.2 | 申请日: | 2011-03-17 |
公开(公告)号: | CN102163760A | 公开(公告)日: | 2011-08-24 |
发明(设计)人: | 王勤;李云峰;何显达;鲁习金 | 申请(专利权)人: | 江西格林美资源循环有限公司;荆门市格林美新材料有限公司;深圳市格林美高新技术股份有限公司 |
主分类号: | H01M10/54 | 分类号: | H01M10/54;C22B7/00;C22B26/12;C22B23/00 |
代理公司: | 广州三环专利代理有限公司 44202 | 代理人: | 郝传鑫;潘中毅 |
地址: | 331100 江西省*** | 国省代码: | 江西;36 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 锂电池 正极 材料 分离 回收 方法 | ||
技术领域
本发明涉及废旧锂电池中有色金属的处理,尤其涉及一种从锂电池正极材料中分离回收锂和钴的方法。
背景技术
锂电池因具有体积小、重量轻、比能量高、循环使用长和无记忆性等诸多优点,被广泛应用于笔记本电脑、手机、数码相机和VCD等电子产品中。
我国是锂电池的最大生产国以及最大消耗国。锂电池的寿命一般是3年,每年淘汰的废旧锂电池数以亿计。废旧锂电池正极材料中的典型金属含量是:Co:22.31%、Li:3.74%、Ni:0.4%、Al:9.78%和Cu:7.47%。
其中,金属钴为重要的战略物质。我国已探明的钴金属含量仅47万吨,并且多以伴生形式存在于钴矿物中。钴矿物的赋存状态复杂,品位低,提取工艺复杂且回收率低。因此,探索从已有的废旧含钴材料中分离回收金属钴显得格外重要。据报道,2007年我国的电池行业钴用量是6000吨,占国内钴消费量的48%,并且钴是重金属元素,废旧锂电池中的钴随意丢弃将对环境造成极大的危害。因此,如何从废旧锂电池中分离回收金属钴成为一个值得关注的热点问题。
另外,金属锂是工业发展的重要能源材料之一。当今全球对锂及其化合物的需求正以每年5~8%的速度增加。特别是随着这几年来新能源汽车逐渐得到重视、推广并已成为替代传统汽车的必然趋势,作为新能源汽车“心脏”的动力锂电池的产量也已进入迅速增长期。预计到2012年,新能源汽车的年产量将达到100万辆,将带动5.2万吨锂电池正极材料的需求。考虑到锂电池的寿命有限,几年后这些新能源汽车锂电池将逐渐进入淘汰报废期,其正极材料中的锂若被随意丢弃将造成极大的资源浪费。
可见,从锂电池正极材料中分离回收钴和锂具有十分重要的社会效益和经济效益。
目前,从废旧锂电池中分离回收金属钴和锂的方法为:将有价金属包括钴、铜和锂全部变成可溶性盐从锂电池中溶解浸出,再从浸出液中通过萃取或化学选择法分离金属钴,随后再对剩余在浸出液中的锂进行分离回收。
该方法存在以下问题:
(一)萃取法:用有机萃取剂(如P204和P507等)萃取分离钴和锂,存在混相夹带以及有机萃取剂同时能够萃取少量锂的问题,在制备钴产品时,会导致钴产品里面的锂含量偏高,大大影响钴产品质量;
(二)化学选择性沉淀法:用碳酸氢铵或者草酸铵沉淀钴,然后直接煅烧或者热还原制备产品,该方法最终的钴产品杂质含量比较高,这是由于:(1)钴酸锂料浸出液除了钴和锂之外还含有铝、铜、锰、铁等杂质;(2)锂也会有一部分沉淀;而对于锂的回收,一般采用碳酸盐沉淀法,但是锂的回收率一般只有60%左右,并且纯度较低。
综上,目前从废旧锂电池中分离回收钴和锂的方法不能有效的将钴和锂分离,钴产品中常混杂锂而导致质量降低,同时锂的回收率较低。尤其是对于锂含量较高的废旧锂电池,该问题更加严重。
发明内容
为解决上述问题,本发明旨在提供一种从锂电池正极材料中分离回收锂和钴的方法,该方法能够同时保证锂和钴都具有较高的回收率和较高的纯度。
本发明提供了一种从锂电池正极材料中分离回收锂和钴的方法,包括以下步骤:
(1)物理拆解和碱浸:将废旧锂电池放电,进行物理拆解得到铝箔上负载有钴酸锂的正极材料;碱浸后过滤,分离掉铝箔得到含钴酸锂的黑色固体物料;
(2)焙烧和水洗:将上述含钴酸锂的黑色固体物料按重量比为1∶0.8~1.2加入硫酸盐,混合,在600~800℃下焙烧2~6小时,冷却后按固液比为1∶3~5加入洗涤液洗涤,在60~80℃下搅拌1~2小时,过滤,得到含有Li+的滤液以及含有钴和少量锂的滤渣;
(3)还原和酸溶:将步骤(2)中的滤渣按固液比为1∶6~10加入1.0~3.0mol/L的酸溶液,以及加入双氧水或亚硫酸钠,在50~80℃下搅拌反应2~4小时,过滤,得到含有钴和少量锂的滤液;
(4)萃取钴:取有机萃取剂,从步骤(3)制得的滤液中萃取钴,得到纯净的Co2+溶液。
本发明步骤(1)为取废旧锂电池为原料,经物理拆解后得到负载有钴酸锂的正极材料,随后进行碱浸使得金属铝发生化学反应,由此正极材料和铝箔得以分离,过滤,取滤渣即为含钴酸锂的黑色固体物料。优选地,碱浸为将所述正极材料按固液比为1∶3~6加入底水,调节pH值为13~14,在60~85℃搅拌0.5~2小时。碱浸可以选用氢氧化钠溶液进行碱浸。滤液可用于回收氧化铝。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于江西格林美资源循环有限公司;荆门市格林美新材料有限公司;深圳市格林美高新技术股份有限公司,未经江西格林美资源循环有限公司;荆门市格林美新材料有限公司;深圳市格林美高新技术股份有限公司许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201110065079.2/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 上一篇:一种电子合同分级审核方法
- 下一篇:一种项目计划处理方法及系统