[发明专利]利用液相法回收的废旧锂离子电池中镍钴锰制备三元氢氧化物的方法

说明书

本发明公开了一种利用液相法回收的废旧锂离子电池中镍钴锰制备三元氢氧化物的方法，属于冶金回收有价金属的技术领域，以解决日益凸显的废旧锂离子电池回收的问题。本发明以废旧锂离子电池为原料，主要生产步骤包括：拆解破碎、浆化、浸出、萃取法除铜、沉淀法除铁铝、制备镍钴锰三元氢氧化物。本发明将整电池破碎后处理，回收制备的全过程无有害气体产生，从根源上实现绿色回收，最终制备的产物镍钴锰三元氢氧化物也符合制备镍钴锰三元电池所需的原料要求，整个生产过程操作更加便捷，产物更加纯净，适于产业化。

技术领域

本发明涉及一种利用液相法回收的废旧锂离子电池中镍钴锰制备三元氢氧化物的方法，属于废旧锂离子电池回收的技术领域。

背景技术

锂离子电池因其具有能量密度大，工作电压高，安全性好，循环寿命长及自放电小等优点，成为当今电池的研究和应用热点。随着便携式电子产品迅猛的更新换代，淘汰的废旧锂离子电池也日益增多。一方面，废旧锂离子电池的直接丢弃会对环境造成极大的污染，其中重金属通过大气、土壤、水源等进入人类身体，会对人类健康造成损伤甚至致癌。另一方面，废旧锂离子电池中的镍钴锰金属元素的回收，可带来显著的经济效益，实现环境保护和经济发展的双赢，使锂离子电池产业得到良性的可持续发展。废旧锂离子电池中的主要金属元素有铜、铁、铝、镍、钴、锰、锂，其中镍、钴性质非常相似，难以分离，若一一分离处理成本高，流程长，成为制约废旧锂离子电池回收利用的瓶颈。

在废旧锂离子电池的回收技术中，一般有火法和湿法。其中，火法处理，焙烧时能耗高，且排出的废气会对空气造成污染，不符合绿色回收的发展理念。湿法处理的现有技术中采用含氟有机酸水溶液分离废旧锂离子电池正极材料中的活性物质与铝箔，得到含镍钴锰的浸出液，将浸出液进行甲酸蒸馏回收含氟有机酸，加碱沉淀杂质离子、碳酸铵共沉淀制备镍钴锰碳酸盐三元前驱体。该方法使用含氟的有机酸，在后续浸出液中会带有氟离子，对于后续制备的镍钴锰碳素盐三元前驱体的电化学性能是否有影响还需进一步研究。

现有制备该材料的方法，采用废旧锂离子电池为原料，将其拆解，取出正极片，进行超声，分离活性物质。铝箔干燥后回收再将正极物质酸浸，除铁，再调节溶液中镍钴锰的比例制备镍钴锰三元氢氧化物。该方法仅针对废旧电池正极片，需要人工将其与电池负极、外壳进行分拣，这在实际生产操作中不易实现，特别是大规模工业化时会给生产带来不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用液相法回收的废旧锂离子电池中镍钴锰制备三元氢氧化物的方法，该方法不用手工分离废旧锂电池正负极，直接将废旧锂离子电池进行放电、拆解、破碎，筛分后浆化、浸出含镍钴锰的滤液、萃取法除铜、中和除去铁铝、最后沉淀得到镍钴锰三元氢氧化物，该方法工艺简单，适用范围广，金属回收率高、稳定性好、环境友好，可实现连续稳定的大规模回收废旧锂离子电池的工业化生产。

一种利用液相法回收的废旧锂离子电池中镍钴锰制备三元氢氧化物的方法，包括以下步骤：

步骤一、拆解破碎：将废旧锂离子电池进行放电、拆解、破碎得到电池碎片，将电池碎片筛分得到电极活性物质粉末；

步骤二、浆化：向步骤一中得到的电极活性物质粉末中加入去离子水搅拌浆化，得到电极活性物质浆化溶液；

步骤三、浸出：向步骤二中得到的电极活性物质浆化溶液中加入浓硫搅拌酸，调节溶液pH值为0.5-1时，边搅拌边加入双氧水或者亚硫酸钠作为还原剂进行浸出，当电极活性物质浆化溶液的pH值测量为0.5-1.5范围时反应到达终点，将得到的浸出液过滤洗涤，得到含镍钴锰金属离子的第一滤液；

步骤四、萃取法除铜：向步骤三中得到的含镍钴锰金属离子的第一滤液中加入铜萃取剂用萃取法除杂质铜，再用硫酸反萃取得到含镍钴锰金属离子的第二滤液；