[发明专利]一种废旧电池正极材料资源化的处理方法

说明书

本发明公开了一种废旧电池正极材料资源化的处理方法，包括以下步骤：S1，将废旧电池正极材料粉末与含硫还原剂进行球磨混合，然后硫酸化焙烧；S2，将焙烧产物进行水浸，然后过滤分离得到富锂浸出液和过渡金属氧化物渣相；S3，对富锂浸出液进行除杂净化处理，再加入碳酸铵和氨水进行沉锂反应，分离得到Li₂CO₃和沉锂后液，将沉锂后液进行蒸发结晶，得到硫酸铵产物和含锂残液；S4，对过渡金属氧化物渣相进行酸浸，得到含有Mn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺的浸出液以及主要成分为铁的浸出残渣，向浸出液中加入锰盐、镍盐、钴盐中的至少一种，在惰性气氛保护下加入碱溶液进行共沉淀反应，经分离干燥后得到镍钴锰三元前驱体材料；S5，将镍钴锰三元前驱体材料与Li₂CO₃混合后研磨、煅烧得到NCM523；S6，在主要成分为铁的浸出残渣中加入锂源后煅烧得到LiFePO₄。

技术领域

本发明涉及锂离子电池回收技术领域，特别涉及一种废旧电池正极材料资源化的处理方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长和安全性能高等优点，而被广泛应用于新能源汽车和3C电子消费产品等多个领域。随着下游市场需求增大和锂离子电池技术的不断发展，其产量和报废量均呈现快速增长的趋势，至2025年我国退役电池将累计高达134.5GWh，如何有效回收处理废旧锂离子电池是全社会面临的迫切问题。磷酸铁锂电池的使用寿命一般在5年左右，三元电池的使用寿命一般为6年左右。

目前动力电池回收利用主要是梯次利用和再生利用，其中再生利用已经形成一定规模，2020年市场规模达到24亿元，预计到2025年，我国废旧动力电池再生利用市场规模将达到260亿元。近年来，钴、锂、镍等稀有金属的市场价持续暴涨，分别达到48.4万元/t、117.5万元/t和15万元/t(价格均来自于上海有色网2021年12月21日报价)。因此，回收废旧锂离子电池中的金属材料，在资源利用和经济效益方面具有重要意义。

在对废旧锂离子电池的回收过程中最有价值之处在于对锂离子电池中的钴、镍、锰、锂等金属的回收。现有的电池回收行业往往是多种正极粉的混合回收，而不是单一的磷酸铁锂或者三元电池，如何实现混合型废旧锂离子电池正极粉中锂、钴、镍、锰和铁的有效分离与资源化回收利用仍是研究的难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种废旧电池正极材料资源化的处理方法，以提高废旧锂离子电池的回收效果。该处理方法采用火法焙烧+湿法浸出，回收流程短、过程清洁、副产品可循环利用，降低有价金属高效回收和资源化利用成本，适用于混合型废旧锂离子电池。为了解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明的一种废旧电池正极材料资源化的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：

S1，将废旧电池正极材料粉末与含硫还原剂进行球磨混合，然后硫酸化焙烧，得到焙烧产物；

S2，将步骤S1得到的所述焙烧产物进行水浸，然后过滤分离得到富锂浸出液和过渡金属氧化物渣相；

S3，对步骤S2所述富锂浸出液进行除杂净化处理，再加入碳酸铵和氨水进行沉锂反应，分离得到Li₂CO₃和沉锂后液，将所述沉锂后液进行蒸发结晶，得到硫酸铵产物和含锂残液；

S4，对步骤S2所述过渡金属氧化物渣相进行酸浸，得到含有Mn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺的浸出液以及主要成分为铁的浸出残渣，向所述浸出液中加入锰盐、镍盐、钴盐中的至少一种，在惰性气氛保护下加入碱溶液进行共沉淀反应，经分离干燥后得到镍钴锰三元前驱体材料；