一种从废旧锂电池正极材料中回收重金属的方法

本发明涉及电池材料回收，特别涉及一种从废旧锂电池正极材料中回收重金属的方法。

背景技术：

1、近年来，我国新能源产业发展迅速，锂离子电池作为能源变革的重要驱动方向之一，正深刻地改变和推动时代的演进和发展。锂离子电池作为一种清洁、低碳、安全、高效的新能源主要储能装置，具有高能量密度、高电压、循环性能好、寿命长、自放电小、环境友好等优势，被广泛应用于电动汽车、储能系统、智能电网等重要领域。正极材料占锂离子电池成本超过30％，而且含有大量ni、co、mn、li等有价金属元素，废旧锂离子电池的正极有价金属回收是整个锂电池回收流程中最重要的部分，因此正极材料的回收是当前废旧锂离子电池研究的主要对象。且充分有效的回收废旧锂离子电池不仅可以保护生态环境与人体安全，还可以创造不菲的经济价值和减少大量能耗。

技术实现思路

1、为此，本发明提供了一种从废旧锂电池正极材料中回收重金属的方法，步骤包括：

2、(1)将废旧锂离子电池深度放电，排出剩余电量，然后拆卸，真空热解分离回收正极材料粉末；

3、(2)配置柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸的复合水溶液，然后将所述正极材料粉末浸泡在所述柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸的复合水溶液中，水浴加热至60±5℃，搅拌保温1h以上，然后在搅拌状态下加入盐酸吡哆胺，加料完成后继续60±5℃恒温搅拌30～40min，然后固液分离，收集固相和浸出液；

4、(3)将所述浸出液水浴加热至85±5℃保温，然后在搅拌状态下向浸出液中滴加氢氧化钠溶液至ph为12，然后继续85±5℃恒温搅拌1h以上，固液分离，滤渣用去离子水洗涤3次以上，烘干，获得重金属回收产物。

5、进一步地，所述废旧锂离子电池为磷酸锰铁锂锂离子电池。

6、进一步地，所述步骤(1)中，真空热解分离是在真空环境下，温度从常温以10℃/min的速度升温至700℃，保温30～40min，以去除正极材料中的粘结剂、电解液和有机相残留。

7、进一步地，所述步骤(2)中，所述柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸的复合水溶液中，柠檬酸的浓度为16～18g/l，所述多氨基多醚基甲叉膦酸的浓度为4～5g/l，溶剂为水；正极材料粉末浸泡在所述柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸的复合水溶液中的质量比为正极材料粉末：柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸的复合水溶液＝1:100。

8、进一步地，所述步骤(2)中，所述盐酸吡哆胺加入质量与所述正极材料粉末的质量比为正极材料粉末：盐酸吡哆胺＝1:0.8～1。

9、进一步地，所述步骤(3)中，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量百分数为20％，溶剂为水。

10、本发明的有益效果在于：在目前常用的柠檬酸、磷酸等有机无机酸浸出工艺的基础上，本发明通过优化浸出酸液的组分，显著地提高了锂离子电池正极材料中重金属的浸出率，同时避免了传统工艺采用硫酸、硝酸浸出回收可能产生的二氧化硫，氮氧化物等污染物气体排放，减少了污染，降低了工艺成本。本发明采用柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸复合液对正极材料中的重金属进行浸出，利用多氨基多醚基甲叉膦酸富含活性基团的特性促进柠檬酸对重金属离子的螯合作用，提高了重金属的浸出效果，另外，加入的盐酸吡哆胺能够与正极材料中的铁、锰形成复合物，从而提高柠檬酸的螯合效果，进一步地提高柠檬酸对正极材料中重金属的浸出率。

技术特征：

1.一种从废旧锂电池正极材料中回收重金属的方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种从废旧锂电池正极材料中回收重金属的方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池为磷酸锰铁锂锂离子电池。

3.根据权利要求1所述的一种从废旧锂电池正极材料中回收重金属的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，真空热解分离是在真空环境下，温度从常温以10℃/min的速度升温至700℃，保温30～40min，以去除正极材料中的粘结剂、电解液和有机相残留。

4.根据权利要求1所述的一种从废旧锂电池正极材料中回收重金属的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸的复合水溶液中，柠檬酸的浓度为16～18g/l，所述多氨基多醚基甲叉膦酸的浓度为4～5g/l，溶剂为水；正极材料粉末浸泡在所述柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸的复合水溶液中的质量比为正极材料粉末：柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸的复合水溶液＝1:100。

5.根据权利要求1所述的一种从废旧锂电池正极材料中回收重金属的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述盐酸吡哆胺加入质量与所述正极材料粉末的质量比为正极材料粉末：盐酸吡哆胺＝1:0.8～1。

6.根据权利要求1所述的一种从废旧锂电池正极材料中回收重金属的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量百分数为20％，溶剂为水。

技术总结本发明公开了一种从废旧锂电池正极材料中回收重金属的方法，步骤包括：(1)将废旧锂离子电池深度放电，拆卸，真空热解分离回收正极材料粉末；(2)配置柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸的复合水溶液，正极材料粉末浸泡在所述柠檬酸、多氨基多醚基甲叉膦酸的复合水溶液中浸出；然后加入盐酸吡哆胺，浸出后固液分离，收集固相和浸出液；(3)向浸出液中滴加氢氧化钠溶液，固液分离，滤渣用去离子水洗涤，烘干，获得重金属回收产物。本发明通过优化浸出酸液的组分，显著地提高了锂离子电池正极材料中重金属的浸出率，同时避免了传统工艺采用硫酸、硝酸浸出回收可能产生的二氧化硫，氮氧化物等污染物气体排放，减少了污染，降低了工艺成本。技术研发人员：徐点点,陈怀民,陈卓凡,程志文,侯嘉裕,贺永科受保护的技术使用者：常州工业职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/12/2