[发明专利]一种复合生物质粉末辅助分步机械活化回收锂离子电池正极废料的方法

说明书

本发明公开了一种复合生物质粉末辅助分步机械活化回收锂离子电池正极废料的方法。该方法包括：对锂离子电池正极废料进行预处理得到锂离子电池正极活性物质；将正极活性物质与复合生物质粉末混合进行干法机械活化；在干法机械活化后的混合粉末中加入有机酸进行湿法机械活化后直接水浸，得到浸出液和滤渣。本发明采用固体废物‑复合生物质粉末辅助低能耗的机械活化法对锂离子电池正极废料进行回收，整个回收方法绿色、高效、低能耗、无二次污染、工艺流程简单且有价金属浸出率高，符合锂离子电池正极废料处理回收行业产业化应用的要求。

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化技术领域，特别涉及一种复合生物质粉末辅助分步机械活化回收锂离子电池正极废料的方法。

背景技术

随着手机、电脑等电子产品以及新能源汽车的快速发展，锂离子电池的需求量剧增。锂离子电池的使用寿命一般为3-6年，预计到2025年，废旧锂离子电池报废量将达98.8万吨，年报废量增速明显加快。一方面，废旧锂离子电池有一定的易燃易爆风险，且含有有机电解质、有机粘结剂等有毒有害成分，必须进行无害化处理；另一方面，废旧锂离子电池具有很高的回收价值和潜力。

目前，针对锂离子电池的回收主要集中在对其正极废料中有价金属进行回收，常用的回收方法主要分为湿法、火法和微生物法。

（1）湿法回收

湿法回收具有低能耗，高回收率、高回收金属纯度、无高温造成的锂、铝挥发损失等优点。被广泛应用与废弃锂离子电池的工业化回收。在之前的研究中，湿法回收主要采用无机酸（CN110512080A）、有机酸（CN112591806A）和氨（CN111129488A）作为浸出剂对锂离子电池正极废料进行浸出。但是无机酸浸出较易产生酸性气体等污染物，无机酸中的盐酸在浸出时易挥发且对浸出设备有一定的腐蚀性。有机酸浸出具有环境友好型的特点，但同等酸浓度下，有机酸浸出效果相比无机酸较差，浸出过程缓慢。且无论有机酸或无机酸浸出时常需过氧化氢作为还原剂。氨浸法可选择性浸出有价金属，但浸出率低，浸出试剂不稳定，氨水等易挥发，不便工业化应用。

（2）火法回收

专利《一种回收废旧锂离子电池中有价金属的方法》（张佳峰等，CN111733328A）公开了一种浸出废旧锂离子电池正极材料中金属的方法，该方法采用含硫还原剂和氯化物分段还原焙烧废旧锂离子电池，在精简了废旧锂离子电池回收步骤的同时实现了金属的高效利用，但其两段焙烧均在较高的反应温度下进行，且焙烧时间较长，二步焙烧完成后仍需酸进行浸出，能耗高。专利《废旧锂离子电池粉料的火法回收工艺》（周复等，CN112111651A）公开了一种废旧锂离子电池粉料的火法回收工艺，该方法将回收得到的正极粉料、负极粉料与氢离子盐混匀、而后分两段进行焙烧，该发明采用直接酸浸的方法，无需加入辅助试剂。但两段火法焙烧的温度仍较高且整个体系化学反应较为复杂，较高的反应温度在造成锂、铝等低沸点金属的挥发的同时还会促使废旧锂离子电池中的有机物质反应，释放有毒气体，造成二次污染。

（3）微生物回收

专利《生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法》（曾桂生等，CN101174717）公开了一种从细菌培养到浸出锂离子电池中有价金属的方法，该方法为废旧锂离子电池资源化处理提供了一条新途径。专利《一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法》（李丽等，CN112899485A）公开了一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法,采用含有菌株的培养液浸出锂离子电池正极材料，该方法替代了传统湿法回收中酸的作用，绿色安全，但菌种的培养和浸出效用发挥需要严格的操作条件，菌种培养复杂，操作门槛高，浸出过程周期较长，难以实现大规模产业化应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出了一种复合生物质粉末辅助分步机械活化回收锂离子电池正极废料的方法，该方法将废旧锂离子电池预处理后得到的正极活性物质与复合生物质粉末进行干法机械活化后加入有机酸进行湿法机械活化，而后直接水浸即可实现锂离子电池正极废料的高效浸出。整个回收过程能耗低、周期短、步骤少，所用试剂均可降解，实现锂离子电池正极废料的绿色、高效的回收。