[发明专利]一种废旧动力锂电池正极极片中有价金属元素的全量回收方法

说明书

本发明公开了一种废旧动力锂电池正极极片中有价金属元素的全量回收方法，预先将生物质在弱酸条件下水热反应，分离得到生物质溶液S1和滤渣，滤渣再在碱液下反应，分离得到生物质溶液S2；将废旧正极片在生物质溶液S2中剥离，分离得到铝金属和正极浆料；再将正极浆料、生物质溶液S1在酸液下还原浸出，获得富集有Li、Ni、Co与Mn的浸出液。本发明方法能够实现Al以金属分离，且能够实现Li、Ni、Co与Mn的高效浸出，能够低成本、高效地实现废旧三元材料的全量回收。

技术领域

本发明属于锂电池回收技术领域，特别是涉及一种废旧动力锂电池正极极片中有价金属元素的全量回收方法。

背景技术

我国新能源汽车正处于飞速发展的重要时期，动力电池是新能源车的核心部件，而锂离子电池以其高能量密度、高功率密度、高循环寿命、对环境友好等优点，被认为是汽车动力电池首选。随着新能源车的快速产业化，其销量将突飞猛进，锂离子动力电池的保有量也将会随之呈几何级数增长。与此同时，废旧锂离子动力电池的环境污染问题和合理资源化回收利用的问题成为当前乃至今后国内外普遍关注和亟待解决的难题。该问题的解决不仅有利于环境的保护，更有利于资源的循环利用，具有重大的现实意义。目前，废旧锂离子电池中主要回收的物质为铜、铝、正极材料及负极材料，其中锂电池正极片为铝箔涂敷正极材料，锂电池负极片为铜箔涂敷负极材料。综合国内外的研究的现状，在回收时通常含有三个主要步骤：第一，废旧电池前期放电处理与拆解；第二，电极材料与集流体的分离；第三，有价金属的回收与利用。

由于锂离子电池正极极片制备中通常采用的是油性粘结剂，常规水浸方法难以实现铝集流体与废旧正极材料的分离。现有技术主要有两类方法：第一类为通过铝的浸出方法，溶解正极集流体。例如，采用较多的是酸浸，但目前所公知的酸浸技术难以实现选择性，导致浸出液中除包含Li、Ni、Co、Mn等有价金属外，还不可避免会使集流体Al溶解进入溶液，一方面导致浸出液的除杂工序复杂，另一方面铝进入了渣相没有得到高值回收；除了酸浸外，还有文献报道采用碱性溶液溶解正极片的集流体。第一类方法无法将正极集流体以金属形态进行回收。第二类方法为采用物理方法对正极集流体进行剥离，主要为采用高温处理破坏铝集流体与正极活性物质之间结合，或者利用有机溶剂对粘结剂的相似相容特性从而回收集流体铝。高温处理势必导致能耗较大、同时也不可避免会产生烟气污染；此外，有机溶剂的费用较高，且存在有机溶剂的环保方面的不足。

综上，为了实现正极中有价元素的高效浸出，对正极进行还原焙烧或者在浸出中加入还原剂是目前人们所采用的常规技术，然而，还原焙烧需要消耗能量、并且设备投入也不小；现行的还原浸出大多是添加亚硫酸钠之类的还原剂，使得浸出过程成本偏高，并且，传统加还原剂的还原浸出难以保证有价元素全量进入浸出液。

发明内容

针对传统工艺处理废旧动力锂电池正极极片时所存在处理成本高、铝集流体难以金属态回收以及有价元素难全量浸出等方面的问题，本发明的目的是提供一种废旧动力锂电池正极极片中有价金属元素的全量回收方法，该方法在生物质废料协助下实现，正极极片中的Al以金属态产品全部回收，Li、Ni、Co与Mn以离子态全部进入溶液得到回收。

一种废旧动力锂电池正极极片中有价金属元素的全量回收方法，包括以下步骤：

步骤(1)：将生物质废料、稀酸溶液A的混合溶液进行水热反应，随后固液分离，得到生物质溶液S1与滤渣；

步骤(2)：将步骤(1)滤渣在碱液中反应，随后经固液分离，再调控分离得到的溶液的pH为3～5，得到生物质溶液S2；

步骤(3)：将废旧动力锂电池正极极片置于生物质溶液S2中，搅拌剥离，分离得到铝集流体以及分散有正极材料的浆料；

步骤(4)：将步骤(3)的浆料、步骤(1)的生物质溶液S1以及酸液B混合，进行还原浸出，随后经固液分离，得到富集有Li、Ni、Co与Mn的浸出液。