[发明专利]锂离子电池正极材料中选择性提取锂和过渡金属的回收方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极材料中选择性提取锂和过渡金属的回收方法，包括：a)将锂离子电池正极材料废料浸泡在pH为0～3的选择性提取溶液中，得到锂离子浓缩液A和含有过渡金属元素的固体产物B，所述选择性提取溶液包括沉淀剂和还原剂，所述沉淀剂选自草酸、草酸盐、碘酸及碘酸盐中的一种或多种；b)在步骤a)所得锂离子浓缩液中加入碱液调节pH为8～11，使得所得锂离子浓缩液中形成氢氧化物沉淀；c)去除步骤b)所得锂离子浓缩液中的所述氢氧化物沉淀，得到锂离子初纯液；以及d)在所述锂离子初纯液中加入水溶性碳酸盐，在55℃～95℃下进行静置或搅拌回流，使得所述锂离子初纯液中的锂离子形成碳酸锂沉淀。

技术领域

本发明涉及电池回收技术领域，特别是涉及一种锂离子电池正极材料中选择性提取锂和过渡金属的回收方法。

背景技术

锂离子电池由于其能量密度高，工作电压大，使用温度范围广等特点，被广泛使用于移动电子设备，移动通信设备上。近年来，随着电动汽车与大型储能设备的使用与普及，锂离子电池的需求量与使用量呈现爆发式增长。锂作为生产锂离子电池必不可少的原料，其使用及需求大幅增长。矿物锂资源储量也随着大规模的开采而减少，开采成本及难度进而提高。从废旧锂离子电池材料，特别是广泛用于电动车动力电池的三元正极材料中回收锂资源，显得至关重要。

目前锂离子电池回收技术普遍使用的是首先通过机械处理得到正极材料粉末，再通过还原剂对正极材料进行溶解，得到含有镍、钴、锰、锂等金属离子的混合溶液，再通过萃取法将锰、钴、镍从体系中分离出来，得到其对应的硫酸盐。由于经过至少三次萃取分离过渡金属(锰/钴/镍)，其过程将引入大量钠离子，使最终溶液中硫酸钠含量占绝对主导地位，而锂在溶液中浓度相对较低，从而使锂提取的步骤繁多，提取工艺成本大幅提高，导致现阶段在电池材料回收过程中，锂的回收不具备经济可行性。

发明内容

基于此，有必要针对传统锂离子电池回收技术锂在回收溶液中浓度低导致锂提取的步骤繁多的问题，提供一种锂离子电池正极材料中选择性提取锂和过渡金属的回收方法。

一种锂离子电池正极材料中选择性提取锂和过渡金属的回收方法，包括：

a)将锂离子电池正极材料废料浸泡在pH为0～3的选择性提取溶液中，得到锂离子浓缩液A和含有过渡金属元素的固体产物B，所述选择性提取溶液包括沉淀剂和还原剂，所述沉淀剂选自草酸、草酸盐、碘酸及碘酸盐中的一种或多种；

b)在步骤a)所得锂离子浓缩液中加入碱液调节pH为8～11，使得所得锂离子浓缩液中形成氢氧化物沉淀；

c)去除步骤b)所得锂离子浓缩液中的所述氢氧化物沉淀，得到锂离子初纯液；以及

d)在所述锂离子初纯液中加入水溶性碳酸盐，在55℃～95℃下进行静置或搅拌回流，使得所述锂离子初纯液中的锂离子形成碳酸锂沉淀。

在其中一个实施例中，所述锂离子电池正极材料废料中的金属元素除包括Li，还包括Mn、Ni和Co中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述选择性提取溶液pH为0～2.5。

在其中一个实施例中，步骤a)还包括，将所述锂离子浓缩液为母液，再次加入所述锂离子电池正极材料废料和所述选择性提取溶液得到新的锂离子浓缩液和新的含有过渡金属元素的固体产物。

在其中一个实施例中，所述沉淀剂在所述选择性提取溶液中的浓度为0.1mol/L～10mol/L。

在其中一个实施例中，所述还原剂选自过氧化氢、二氧化硫、亚硫酸、亚硫酸盐、联氨、一氧化氮和碘化物中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述选择性提取溶液包括硫酸、焦硫酸、过硫酸、高碘酸、氢碘酸、硝酸、亚硝酸、氯酸、高氯酸、溴酸、氢溴酸、高溴酸、氟硅酸、六氟合锑酸、六氟磷酸、磷酸、苹果酸、柠檬酸、甲酸和苯甲酸中的一种或多种。