[发明专利]一种废旧正极材料中的金属元素的回收方法

说明书

本发明属于废旧电池处理领域，具体涉及一种废旧正极材料中的金属元素的回收方法，将废旧正极材料和锌进行焙烧得焙烧料，将焙烧料和水接触进行第一段浸出处理，随后固液分离得到富集有M金属离子的水浸液和富集有N金属的一段浸出渣；其中，焙烧的温度在400℃以上；所述的M和N为废旧正极材料中的金属元素，其中，所述的M为碱金属元素，所述的N为过渡金属元素；将一段浸出渣、式1()、水混合进行第二段浸出，随后固液分离，获得富集有N金属离子的二段浸出液。本发明工艺能够实现废旧正极材料的重金属的有效浸出。

技术领域

本发明属于电池材料回收技术领域，特别涉及废旧正极材料中的金属元素的回收领域。

背景技术

碱金属离子电池主要包括钠离子电池、锂离子电池等。锂离子电池由于其优越的电化学性能，被广泛应用于各电子领域。锂离子电池用量增加的同时，其报废量也逐年增加。锂离子电池主要由正极、负极、有机电解液和隔膜组成，由于废旧锂离子电池中有着大量的有价金属(如镍、钴、锰、锂等)，且废旧电池中还含有对环境有危害的含氟电解液，所以如何回收处理废旧锂离子电池是目前研究的热点。对废锂电池正极材料进行高效绿色回收，既可节约成本，避免资源浪费，又能减轻环境污染问题。

发明内容

针对传统工艺的不足，本发明第一目的在于，提供一种废旧正极材料中的金属元素的回收方法，旨在高效回收废旧正极材料中的金属元素。

一种废旧正极材料中的金属元素的回收方法，将废旧正极材料和锌进行焙烧得焙烧料，将焙烧料和水接触进行第一段浸出处理，随后固液分离得到富集有M金属离子的水浸液和富集有N金属的一段浸出渣；其中，焙烧的温度在400℃以上；所述的M和N为废旧正极材料中的金属元素，其中，所述的M为碱金属元素，所述的N为过渡金属元素；

将一段浸出渣、式1、水混合进行第二段浸出，随后固液分离，获得富集有N金属离子(过渡金属元素)的二段浸出液；

本发明创新地发现，预先将废旧正极材料和锌进行焙烧转型处理，再进行第一段浸出以及式1助剂辅助下的第二段浸出，如此能够意外地实现协同，能够实现废旧正极材料中的M-N的高选择性、高效回收。

本发明中，所述的废旧正极材料可以是任意碱金属电池剥离得到的正极材料，例如，所述的废旧正极材料为从废旧的M金属离子电池的正极片中剥离的正极材料。本发明中，所述的废旧正极材料可基于常规的手段从废旧电池中分离得到，例如，可基于常规的短路、拆分、破碎、筛分、剥离等手段分离得到废旧正极材料。本发明中，所述的废旧正极材料中，包含正极活性材料，还允许含有导电剂、粘结剂、电解液、集流体中的至少一种。所述的废旧正极材料中，废旧的活性材料的重量含量没有特别要求，考虑到工艺的经济价值，其含量优选在50wt％以上，进一步可以为70～95wt％。

本发明中，所述的废旧正极材料中的正极活性物质为N金属的氧化性M盐。例如，所述的M可以是常见的Li和/或Na，优选为Li。所述的N可以是为Ni、Co、Mn、Fe中的至少一种。

作为一个具体的实施方式，正极活性物质包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴二元材料(镍钴二元金属氧化性锂盐)、镍钴锰三元材料(镍钴锰三元金属氧化性锂盐)中的至少一种。所述的二元、三元材料中的过渡金属元素的摩尔比可以是任意的。

本发明中，创新地将废旧正极采用用Zn辅助焙烧转型，如此利于金属M的第一段浸出，不仅如此，还有助于调控N的物化性质，利于和后续的式1协同，利于金属N的高效、高选择性浸出。

本发明中，废旧正极材料和锌的重量比可根据需要调整，考虑到转型转化效果以及成本，优选为0.5～10：1，进一步优选为1～3:1。

本发明中，焙烧阶段在保护性气氛下进行，例如在氮气、惰性气体中的至少一种。