[发明专利]锂离子电池正极材料中钴和锂的回收方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池正极材料中钴和锂的回收方法。该回收方法包括：步骤S1，利用弱酸性材料对锂离子电池正极材料进行浸渍形成第一浸渍体系，其中弱酸性材料的pH值在4～6之间；步骤S2，对第一浸渍体系进行固液分离，得到第一固体分离物和含锂液体分离物；步骤S3，利用强酸性材料对第一固体分离物进行浸渍形成第二浸渍体系，其中强酸性材料的pH值小于等于1；以及步骤S4，对第二浸渍体系进行固液分离，得到第二固体分离物和含钴液体分离物。通过控制浸渍体系的pH值，使得锂离子和钴离子分别被浸渍到不同的浸出液中，从而避免了两种金属的交叉，最终得到的钴产品和锂产品纯度较高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池回收领域，具体而言，涉及一种锂离子电池正极材料中钴和锂的回收方法。

背景技术

锂离子电池具有质量轻、能量密度大、无记忆性等优点而被广泛使用，由于锂离子电池使用量的增大和使用寿命有限，其报废量也呈现逐年增长的趋势。锂离子电池阳极材料中镍元素含量为5％～10％(w)、钴元素含量为5％～20％(w)\锂含量为5％～7％(w)。钴是资源稀少的金属，也是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料之一,我国地质储量约87万吨，但是贫矿多，独立成矿的钴矿物仅占5％，每年需从国外进口钴约1000～1200吨。随着锂电池使用量的增大，锂的价格也逐渐增长。如果对废旧锂离子电池中的这些有价金属进行回收，将在很大程度上缓解我国有色金属匮乏的问题，将其“变废为宝”，而且还解决了环境污染的问题。废旧锂离子电池的回收再利用在这个能源紧张的社会将具有很大的发展前景。无论是从环境保护，还是从降低工业成本，实现资源的有效利用等方面看，锂离子电池的循环利用作为一个新兴的课题对国家甚至是整个世界都是具有重大意义的。

现有技术通常是对前处理的正极材料进行一步浸出，使锂钴等金属元素全部溶解在浸出液中，然后再对浸出液的离子进行分离，这样在分离过程中可能会夹杂其他金属元素，导致分离不彻底，使得到的溶液不纯，导致最后得到的沉淀产物不纯，使得产物品质下降。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种锂离子电池正极材料中钴和锂的回收方法，以解决现有技术中的回收方法得到的产物不纯的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种锂离子电池正极材料中钴和锂的回收方法，包括：步骤S1，利用弱酸性材料对锂离子电池正极材料进行浸渍形成第一浸渍体系，其中弱酸性材料的pH值在4～6之间；步骤S2，对第一浸渍体系进行固液分离，得到第一固体分离物和含锂液体分离物；步骤S3，利用强酸性材料对第一固体分离物进行浸渍形成第二浸渍体系，其中强酸性材料的pH值小于等于1；以及步骤S4，对第二浸渍体系进行固液分离，得到第二固体分离物和含钴液体分离物。

进一步地，上述步骤S1中，弱酸性材料包括：醋酸、醋酸-醋酸钠混合物、草酸、磷酸氢二钠-柠檬酸混合物、柠檬酸-氢氧化钠-盐酸混合物、柠檬酸-柠檬酸钠混合物中的任意一种。

进一步地，上述步骤S1中，第一浸渍体系的固液比为1:20～1:100，优选第一浸渍体系的温度为30～80℃，进一步优选浸渍的时间为10～60min。

进一步地，上述步骤S3中，强酸性材料包括强酸，强酸选自硫酸、硝酸、盐酸、磷酸中的任意一种或多种的混合物；优选强酸的摩尔浓度为1～5mol.L^-1。

进一步地，上述步骤S3中，第二浸渍体系的固液比为1:10～1:50，进一步优选第二浸渍体系的温度为30～80℃，更优选浸渍的时间为20～120min。

进一步地，上述强酸性材料还包括还原剂，优选强酸性材料中还原剂的体积分数为0.5～5％，进一步优选还原剂为H₂O₂、硫代硫酸钠、亚硫酸钠中的任意一种或多种。

进一步地，上述回收方法还包括：将含钴液体分离物和/或含锂液体分离物与饱和碳酸钠溶液进行混合，形成混合反应体系；对混合反应体系进行加热，分别得到碳酸钴和碳酸锂。