一種從廢舊鋰離子電池中回收金屬成分的方法
2023-05-30 05:02:46 2
專利名稱：一種從廢舊鋰離子電池中回收金屬成分的方法
技術領域：
本發明涉及一種從廢舊鋰離子電池中回收金屬鈷、銅和鋁等金屬成分的方法。
背景技術：
鋰離子電池電芯的組成是，正極為鈷酸鋰，負極為石墨，電解液為溶解有LiPF6的 有機溶劑，隔膜為聚丙烯或者聚乙烯的薄膜，外殼為鋁殼，正負極集流體分別為金屬鋁和 銅。為了保證正常使用，需要在電芯上設置保護板和外殼，構成鋰離子電池。手機、數碼相 機、數碼攝像機、MP3、MP4、PDA等電子產品中大量採用鋰離子電池，而電子產品的更新換代 速度非常快，而使得與之配套的鋰離子電池隨著電子產品的更新換代而被廢棄。1998年世 界鋰離子電池的消費量是2. 5億隻，2000年達到5億隻，2004年達到7億隻，2008年達到28 億隻。預計未來每年的廢舊鋰離子電池將達到10萬噸以上並會呈現逐年增加的趨勢，其中 的鈷酸鋰含量就超過2. 7萬噸。而且鈷酸鋰中的鈷屬於貴金屬，地殼中的儲量僅為0. 35%, 並且其中的大部分又是分布在難以開發的海洋地殼中。因此，對廢舊鋰離子電池中的金屬 成分進行回收非常必要。另外，鈷屬於重金屬，如不回收利用，大量的廢舊鋰離子電池還會 對環境造成嚴重汙染。另外，鋰離子電池中含有的銅和鋁，也具有極高的經濟價值。目前，廢舊鋰離子電池的回收方法主要是溼法工藝，其特點是將粉碎後的電池進 行拆分，而拆分主要依靠手工進行，效率十分低下，難以實現規模化處理廢舊鋰離子電池的 要求。同時溼法工藝中，將正負極活性物質與集流體分離開來時，需要採用有機溶劑N 甲 基吡喏烷酮(NMP)。NMP不僅價格昂貴，而且具有一定的毒性，特別是當NMP溶解正負極中 的粘接劑聚偏氟乙烯(PVDF)後，粘度增加而使後工序的過濾變得非常困難，而溶有PVDF的 NMP也難以回收再利用，造成汙染，回收成本高且效率低下，目前僅僅停留在實驗室階段而 難以大規模推廣。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種從廢舊鋰離子電池中回收金屬成分的方 法，以簡化工藝，減輕汙染。本發明是這樣實現的，一種從廢舊鋰離子電池中回收金屬成分的方法，所述的 方法是，將廢舊鋰離子電池粉碎成粉末，粉碎後加入稀鹽酸和稀硝酸的混合液，將其中的 LiCoO2, Cu和Al溶解，然後進行過濾，除去塑料、負極石墨、導電碳粉，過濾獲得含有Co2+、 Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的pH值為0 3. 75，過濾獲得Al (OH)3,然後再向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的pH 值為3. 76 6. 20，過濾獲得Cu(OH)2，然後再向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所 得溶液的pH值為6. 21 9. 01，過濾獲得Co (OH)20這種方法，根據Co (OH)2, Cu (OH) 2和Al (OH) 3之間溶度積(Ksp)的差異，通過控制 溶液的PH值範圍，分步沉澱獲得純淨的Co (OH) 2、Cu (OH) 2和Al (OH)30經過上述方法獲得的 氫氧化物經過烘乾後，可以作為化工原料直接使用，也可以進一步處理，獲取更多的材料形式，比如Co(OH)2可以被還原為金屬Co，也可以與醋酸反應生成醋酸鈷，醋酸鈷可以用於合 成LiCoO2，實現鈷資源的回收利用。這種方法工藝簡單，設備投入少，回收成本低，回收效率 高，回收過程不會造成二次汙染。
具體實施例方式下面進一步說明本發明。所述的鹼性物質為NaOH溶液、KOH溶液、碳酸氫鈉溶液、氨水中的一種或幾種。所述的過濾採用真空抽濾方式或其它適宜的過濾方式。顯然，稀鹽酸和稀硝酸的混合液中，稀鹽酸主要用於溶解LiCoO2和Al，稀硝酸主要 用於溶解Cu。只要能夠上述溶解即可，因此，稀鹽酸、稀硫酸的濃度以及兩者的混合比例不 作要求。實施例1一種從廢舊鋰離子電池中回收金屬成分的方法，所述的方法是，將廢舊鋰離子電 池粉碎成粉末，粉碎後加入稀鹽酸和稀硝酸的混合液，將其中的LiCo02、Cu和Al溶解，然後 進行過濾，除去塑料、負極石墨、導電碳粉，過濾獲得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向過濾 所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的PH值為0，過濾獲得Al (OH) 3,然後再向過 濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的PH值為6. 20，過濾獲得Cu (OH)2,然後再 向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的PH值為9. 01，過濾獲得Co(0H)2。實施例2一種從廢舊鋰離子電池中回收金屬成分的方法，所述的方法是，將廢舊鋰離子電 池粉碎成粉末，粉碎後加入稀鹽酸和稀硝酸的混合液，將其中的LiCo02、Cu和Al溶解，然後 進行過濾，除去塑料、負極石墨、導電碳粉，過濾獲得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向過濾 所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的PH值為3. 75，過濾獲得Al (OH) 3，然後再向 過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的PH值為3. 76，過濾獲得Cu (OH)2，然後 再向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的PH值為6. 21，過濾獲得Co(0H)2。實際操作中，在「獲得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液」後，可採用下述分步沉澱方 法向過濾所得溶液中連續加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的pH值為0 3. 75，當pH值 達到6. 20時停止加入鹼性物質，立即過濾獲得Al (OH)3,然後再向過濾所得溶液中連續加入 鹼性物質，控制過濾所得溶液的PH值為3. 76 6. 20，當pH值達到6. 20時停止加入鹼性物 質，立即過濾獲得Cu (OH)2,然後再向過濾所得溶液中連續加入鹼性物質，控制過濾所得溶 液的PH值為6. 21 9. 01，當pH值達到9. 01時停止加入鹼性物質，立即過濾獲得Co (OH)20 這樣可以提高分步沉澱的效率。
權利要求
一種從廢舊鋰離子電池中回收金屬成分的方法，其特徵在於，所述的方法是，將廢舊鋰離子電池粉碎成粉末，粉碎後加入稀鹽酸和稀硝酸的混合液，將其中的LiCoO2、Cu和Al溶解，然後進行過濾，除去塑料、負極石墨、導電碳粉，過濾獲得含有Co2+、Al3+、Cu2+、Li+的溶液；向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的pH值為0～3.75，過濾獲得Al(OH)3，然後再向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的pH值為3.76～6.20，過濾獲得Cu(OH)2，然後再向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的pH值為6.21～9.01，過濾獲得Co(OH)2。
2.如權利要求1所述的從廢舊鋰離子電池中回收金屬成分的方法，其特徵在於，所述 的鹼性物質為NaOH溶液、KOH溶液、碳酸氫鈉溶液、氨水中的一種或幾種。
全文摘要
本發明提供了一種從廢舊鋰離子電池中回收金屬成分的方法，所述的方法是，將廢舊鋰離子電池粉碎成固體粉末，粉碎後加入稀鹽酸和稀硝酸的混合液，將其中的LiCoO2、Cu和Al溶解，然後進行過濾；向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的pH值，過濾獲得Al(OH)3，然後再向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的pH值，過濾獲得Cu(OH)2，然後再向過濾所得溶液中加入鹼性物質，控制過濾所得溶液的pH值，過濾獲得Co(OH)2。這種方法，通過控制溶液的PH值範圍，分步沉澱獲得純淨的Co(OH)2、Cu(OH)2和Al(OH)3。這種方法工藝簡單，設備投入少，回收成本低，回收效率高，回收過程不會造成二次汙染。
文檔編號C22B23/00GK101988156SQ20091001737
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月1日 優先權日2009年8月1日
發明者王麗秀, 路密, 黃兵 申請人:路密