廢舊動力電池三元系正極材料處理方法技術

本發明專利技術適用于金屬回收技術領域，提供了一種廢舊動力電池三元系正極材料處理方法，包括如下步驟：堿浸、酸浸出鎳鋰和錳鈷、分離鎳鋰和錳鈷、回收鎳、回收鋰、回收鈷、回收錳。本發明專利技術廢舊動力電池三元系正極材料處理方法，金屬回收率高，成本低廉，不產生污染環境的物質，對環境友好，生產效益高，非常適于工業化生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于金屬回收
，尤其涉及一種。
技術介紹
三元系動力電池結合了 LiCoO2良好的循環性能、LiNiO2的高比容量和LiMn2O4的高安全性及低成本等特點，被認為是最有應用前景的新型正極材料，也被認為是用于純動力電源(純電動汽車)和混合型動力電源(混合動力汽車)的理想選擇。而廢舊的三元系動力電池的回收利用也越來越受到關注?，F有回收三元系動力電池中正極材料的方法，操作復雜，成本高，金屬回收率不高，而且污染環境。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術實施例提供一種，解決現有技術中處理方法操作復雜、成本高，金屬回收率低，污染環境的技術問題。本專利技術是這樣實現的，將三元系正極材料加入至堿液中，反應后過濾，收集第一濾液和第一濾渣；將第一濾渣加入至水中，將pH值調整為O. 5 2，加入還原劑，在溫度為50 95°C條件下反應后過濾，收集第二濾液和第二濾渣；將第二濾液pH值調節為5 6，加入碳酸銨或碳酸氫銨，調節pH值為8 10，在溫度為20 60°C條件下反應后過濾，收集第三濾液和第三濾渣；向第三濾液中加入草酸，調節pH值為I. 8 2. 5，在溫度為35 60°C條件下反應后過濾，收集第四濾渣回收鎳，收集第四濾液；向第四濾液中加入可溶性磷酸鹽，在溫度為60 95°C條件下反應后過濾，收集第五濾渣回收鋰；將第三濾渣加入至水中，調節pH值為O. 5 1，反應I 3小時，將pH值調節至I. 8 2. 8，加入可溶性硫化物，在溫度為45 65°C條件下反應后過濾，收集第六濾渣回收鈷，收集第六濾液；將第六濾液pH值調節至4 5,加入可溶性碳酸氫鹽,將pH值調節至6 8,在溫度為35 60°C條件下反應后過濾，回收第七濾渣回收錳。本專利技術實施例，金屬回收率高，成本低廉，不產生污染環境的物質，對環境友好，生產效益高，非常適于工業化生產。附圖說明圖I是本專利技術實施例廢舊動力電池二兀系正極材料處理方法流程圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。請參閱圖I,圖I顯示本專利技術實施例，包括如下步驟步驟SOl，堿浸將三元系正極材料加入至堿液中，反應后過濾，收集第一濾液和第一濾渣；步驟S02，浸出鎳鋰和錳鈷將第一濾渣加入至水中，將pH值調整為O. 5 2，加入還原劑，在溫度為50 95°C條件下反應后過濾，收集第二濾液和第二濾渣；·步驟S03，分離鎳鋰和錳鈷將第二濾液pH值調節為5 6，加入碳酸銨或碳酸氫銨，調節pH值為8 10，在溫度為20 60°C條件下反應后過濾，收集第三濾液和第三濾渣；步驟S04，回收鎳向第三濾液中加入草酸，調節pH值為I. 8 2. 5，在溫度為35 60°C條件下反應后過濾，收集第四濾渣回收鎳，收集第四濾液；步驟S05，回收鋰向第四濾液中加入可溶性磷酸鹽，在溫度為60 95°C條件下反應后過濾，收集第五濾渣回收鋰；步驟S06，回收鈷將第三濾渣加入至水中，調節pH值為O. 5 1，反應I 3小時，將pH值調節至I.8 2. 8，加入可溶性硫化物，在溫度為45 65°C條件下反應后過濾，收集第六濾渣回收鈷，收集第六濾液；步驟S07，回收錳將第六濾液pH值調節至4 5，加入可溶性碳酸氫鹽，將pH值調節至6 8在溫度為35 60°C條件下反應后過濾，回收第七濾渣回收錳。具體地，本專利技術實施例中所述的廢舊動力電池三元系正極材料包括LiCoO2/LiNi02/LiMn204，摩爾比為 2 : 2 : I。具體地，由于廢舊動力電池三元系正極材料在電池中附著在鋁上，將廢舊動力電池三元系正極材料放入至堿溶液中，鋁和堿在水相中反應，使得鋁和正極材料分離。本步驟SOl中，三元系正極材料和堿液的固液比為I : I 6，反應溫度為60 95°C，反應pH值為12 14,反應時間為I 5小時；該堿液沒有限制,例如氫氧化鈉溶液,氫氧化鉀溶液等，該堿液的濃度為2 10mol/l。上述反應完成后,將反應后的溶液過濾,收集第一濾液和第一濾渣。本步驟SOl反應式表示為AI+OH +H2O-AlO2 +1. 5H2 個進一步，步驟SOl堿浸完成后，還包括回收鋁的步驟，具體為向第一濾液中加入酸，調節pH值為6 7，在溫度為60 95°C條件下反應I 5小時，反應后過濾，收集濾渣，該濾渣即為氫氧化鋁，將該濾渣洗滌后焙燒，得到氧化鋁，同時收集本步驟中的濾液，經濃縮后得到鹽；本步驟中所用的酸沒有限制，只要能實現該PH值的調整即可，例如，硫酸、硝酸、鹽酸等。具體地,步驟S02中，第一濾洛和水的固液比為I : 5 10 ;該還原劑為在水相中具有還原性的物質，具體沒有限制，例如過氧化氫，可溶性亞鐵鹽(如氯化亞鐵、硝酸亞鐵)，二氧化硫或可溶性亞硫酸鹽等，該還原劑與第一濾渣的質量比為I : 2 6 ;本步驟中，PH值用酸溶液調節，該酸溶液例如，鹽酸溶液，硫酸溶液，硝酸溶液等，同時，酸的存在能夠對正極材料起到溶解作用；本步驟中將pH值調節為O. 5 2后，第一濾渣和還原劑反應溫度為50 95°C，時間為2 7小時； 以雙氧水為還原劑,反應式表示為LiCo02/LiNi02/0. 5LiMn204+8. 5H++1. 75H202 = 2. 5Li++Co2++Ni2++Mn2++6H20+l. 7502 進一步,步驟S02之后,包括銅回收步驟,具體為將步驟S02中收集的第二濾渣加入至密度為I. 2 I. 3g/cm3的鹽溶液中，充分攪拌后，第二濾渣中的銅和銅箔沉在鹽溶液底部，第二濾渣中的塑料和炭黑則漂浮在鹽溶液上層，倒去上層液即可回收銅。進一步，在步驟S02之后，還包括確定第二濾液中鎳離子、鋰離子、鈷離子和錳離子濃度的步驟，具體方法沒有限制，如原子吸收法、ICP法等。具體地，步驟S03中，向第二濾液中加入濃度為10% -28%的氨水溶液、或者氫氧化鉀、氫氧化鈉，優選為氨水，該氨水與第二濾液體積比為I : 4 8 ;將pH值調節至5 6，然后加入碳酸銨或碳酸氫銨，將溶液PH值調節至8 10，溫度調節為20 60°C，反應2 5小時，將反應后的溶液過濾，收集第三濾液和第三濾渣；該碳酸銨/碳酸氫銨摩爾量與第二濾液中鈷離子和錳離子總摩爾量之比為I : I. 5 3 ;本步驟S03中，由于鎳與氨的絡合遠遠高于鈷錳與氨的絡合，當溶液中有大量的氨，鎳就會形成穩定的鎳氨絡離子，即使在堿性環境并存在碳酸根離子，鎳液不會形成沉淀；同時鎳會與銨根形成可溶性鎳銨復鹽，也會阻止鎳的沉淀；不論碳酸鋰還是氫氧化鋰都可溶解于水，鋰不會沉淀；而鈷錳則會由于絡合能力差，會與碳酸根形成沉淀。碳酸銨/碳酸氫銨和第二濾液中的鈷離子及錳離子反應，生成碳酸鈷和碳酸錳沉淀，或者堿式碳酸鈷和堿式碳酸錳，而鎳離子及鋰離子則不會反應，因此將鎳鋰與錳鈷分離，本步驟反應式表示為Mn2++C0 廣=MnCO3Co2++C0 廣=CoCO3具體地，步驟S04中，向第三濾液中加入草酸，該草酸摩爾量與第二濾液中鋰離子摩爾量之比為I. 05 1.2 I，加入草酸將第三濾液pH值調節至I. 8 2. 5，再將溫度調整至35 60°C，反應I 3小時后過濾，收集第四濾渣回收鎳(第四濾渣為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種廢舊動力電池三元系正極材料處理方法，包括如下步驟：將三元系正極材料加入至堿液中，反應后過濾，收集第一濾液和第一濾渣；將第一濾渣加入至水中，將pH值調整為0.5～2，加入還原劑，在溫度為50～95℃條件下反應后過濾，收集第二濾液和第二濾渣；將第二濾液pH值調節為5～6，加入碳酸銨或碳酸氫銨，調節pH值為8～10，在溫度為20～60℃條件下反應后過濾，收集第三濾液和第三濾渣；向第三濾液中加入草酸，調節pH值為1.8～2.5，在溫度為35～60℃條件下反應后過濾，收集第四濾渣回收鎳，收集第四濾液；向第四濾液中加入可溶性磷酸鹽，在溫度為60～95℃條件下反應后過濾，收集第五濾渣回收鋰；將第三濾渣加入至水中，調節pH值為0.5～1，反應1～3小時，將pH值調節至1.8～2.5，加入可溶性硫化物，在溫度為45～65℃條件下反應后過濾，收集第六濾渣回收鈷，收集第六濾液；將第六濾液pH值調節至4～5，加入可溶性碳酸氫鹽，將pH值調節至6～8在溫度為35～60℃條件下反應后過濾，回收第七濾渣回收錳。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王勤，蘇陶貴，陳艷紅，何顯達，郭苗苗，伍金平，
申請(專利權)人：深圳市格林美高新技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：