[发明专利]用于使废锂离子电池单元再循环的方法

说明书

用于从含镍的废锂离子电池中回收过渡金属的方法，其中，所述方法包括以下步骤：(a)在H₂存在下，将含锂的过渡金属氧化物材料加热至在200至900℃的范围内的温度，(b)用水性介质处理在步骤(a)中获得的产物，(c)用于从步骤(b)的固体残留物中去除Ni的固‑固分离，(d)从在步骤(b)中获得的溶液中回收作为氢氧化物或盐的Li，(e)从在步骤(c)中获得的固体Ni‑浓缩物中提取Ni以及如果适用的话Co。

本发明涉及用于从含镍的废锂离子电池中回收过渡金属的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)在H₂存在下，将含锂的过渡金属氧化物材料加热至在200至900℃的范围内的温度，所述材料包含典型的杂质，诸如氟化合物(例如无机氟化物)和/或磷化合物，

(b)用水性介质处理在步骤(a)中获得的产物，

(c)用于从步骤(b)的固体残留物中去除Ni的固-固分离，

(d)从在步骤(b)中获得的溶液中回收作为氢氧化物或盐的Li，以及任选地进一步

(e)从在步骤(c)中获得的固体Ni-浓缩物中提取Ni以及如果适用的话Co。

储存电能是日益增长的兴趣的主题。有效的电能储存将允许电能在有利时产生，并在需要的时间和需要的地点使用。二次电化学电池单元由于其可再充电性而非常适合于此目的。二次锂电池对于储能具有具体的兴趣，因为它们提供了归因于锂的小原子量和大电离能的高能量密度，并且它们已广泛用作许多便携式电子器件(诸如移动电话、膝上型计算机、微型相机等)的电源，但也用于电动车辆的电源。尤其对原料诸如钴和镍的日益增长的需求将在未来时间引起挑战。

锂离子电池的寿命不是无限的。因此，预期将出现日益增长的数目的废锂离子电池。由于废锂离子电池包含重要的过渡金属诸如但不限于钴和镍以及另外锂，因此，废锂离子电池可能会成为用于新一代锂离子电池的原料的有价值的来源。出于这个原因，以从使用过的锂离子电池中使过渡金属以及任选地甚至锂再循环为目标，已经进行了增加的研究工作。

不满足规格和要求的锂离子电池或锂离子电池的部分(所谓的不合格材料和生产废物)也可能是原料的来源。

原料回收经过两个主要过程。一个主要过程基于对相应的电池废料进行熔炼，紧接着对从熔炼过程中获得的金属合金(锍)进行湿法冶金加工。另一个主要过程是对电池废料材料进行直接湿法冶金加工。原理已经公开于WO 2017/091562和电源杂志(J.PowerSources),2014,262,255ff。这样的湿法冶金过程将单独地或已经以用于制造新的阴极活性材料的所需的化学计量供应作为水性溶液或呈沉淀形式，例如作为氢氧化物的过渡金属。在后一种情况下，可以通过添加单一金属组分将金属盐溶液的组成调节至所需的化学计量。

在WO 2017/091562中，描述了过渡金属的共沉淀。在WO 2014/180743中，描述了其中使用氨或胺的共沉淀方法。

开始于用模型物质如LiCoO₂的转化实验，JP 2012-229481公开了一种用于从废锂离子电池中回收金属的方法，该方法包括初步浸渍步骤，紧接着高温氧化、还原焙烧、用过滤的水性处理以及从滤液中回收碳酸锂以及从残留物中回收过渡金属。