CN108539309B - 一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法 - Google Patents

一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108539309B
CN108539309B CN201810280294.6A CN201810280294A CN108539309B CN 108539309 B CN108539309 B CN 108539309B CN 201810280294 A CN201810280294 A CN 201810280294A CN 108539309 B CN108539309 B CN 108539309B
Authority
CN
China
Prior art keywords
washing
cobalt
nickel
aluminum hydroxide
lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810280294.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108539309A (zh
Inventor
方嘉城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Lithium New Energy Technology Yantai Co ltd
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201810280294.6A priority Critical patent/CN108539309B/zh
Publication of CN108539309A publication Critical patent/CN108539309A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108539309B publication Critical patent/CN108539309B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/364Composites as mixtures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84Recycling of batteries or fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法。将废旧镍钴锰酸锂电池进行拆解,将正极片进行破碎,破碎料过筛后放入还原炉内氢气还原;得到还原料用热纯水进行洗涤,得到洗涤液和洗涤渣,将洗涤液通入二氧化碳,得到碳酸氢锂溶液和氢氧化铝沉淀,氢氧化铝煅烧得到超细氧化铝,得到的碳酸氢锂经过高温分解得到电池级碳酸锂;洗涤渣加入水合肼溶液,然后加入氢氧化钠搅拌反应过滤,得到第二滤液和第二滤渣,将第二滤渣放入真空干燥箱内进行真空干燥,干燥后的物料经过筛分磁选后得到镍钴锰三元合金粉末或者直接加入酸溶解得到镍钴锰三元混合溶液。本发明成本低,且能够实现全组分的分离和回收,回收率高,产品附加值大。

Description

一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法
技术领域
本发明涉及一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法,属于锂电池材料废弃物处理技术领域。
背景技术
随着新能源汽车的发展,会产生大量的废旧锂电池,催生的回收市场规模十分庞大。废旧锂电池的回收利用价值,主要在其中的三元材料、钴、锂、镍等金属。据估算,到2020年,相关市场空间可达百亿级别。近年来,尤其是2017年以来,钴、锂等相关金属价格涨幅明显,加工和利用废旧锂电池,正变得越来越有价值。
镍钴锰酸锂电池能量密度最高,且随着技术的进步,其安全性也有了质的飞越,其应用于各种工具、充电宝甚至电动汽车上。
针对镍钴锰酸锂正极材料的回收,由于其含有钴镍等贵金属,所以其回收价值相对高,但是常规的回收工艺回收成本高、工艺流程长且利润低,会产生大量的废水。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法,流程短,工艺简单,成本低,且能够实现全组分的分离和回收,回收率高,且最终得到的产品纯度高,产品附加值大。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题:
一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法,其为以下步骤:
(1)预处理,将废旧镍钴锰酸锂电池进行拆解,将正极片放入液氮冷冻破碎机内进行破碎,然后进行筛分,过100-200目筛,筛上物返回继续冷冻破碎,筛下物备用;
(2)将步骤(1)得到的筛下物放入还原炉内,通入氢气进行还原,筛下物在还原炉内的停留时间为8-12小时,筛下物在匣钵中的装料厚度为3-5cm,氢气在还原炉内的流动速度为3-5m/s,还原炉内气氛中氢气含量大于99.5%,还原温度为400-450℃,然后在还原炉中的冷却段冷却至温度<40℃后出炉得到还原料;
(3)将步骤(2)得到还原料放入充满氮气的储存盒内保存,然后加入热纯水进行洗涤,固液比为1:10-15,经过三级逆流洗涤,得到洗涤液和洗涤渣,将洗涤液通入二氧化碳,然后过滤,得到碳酸氢锂溶液和氢氧化铝沉淀,将氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后,经过煅烧,得到超细氧化铝,得到的碳酸氢锂经过高温分解得到电池级碳酸锂;
(4)将步骤(3)得到的洗涤渣加入水合肼溶液,然后加入氢氧化钠调节溶液的pH在13-14,然后倒入搅拌磨罐内,升温至温度为75-85℃,搅拌反应1-2小时,然后将物料倒出后过滤,得到第二滤液和第二滤渣,将第二滤渣加入水合肼溶液进行3级逆流洗涤,然后放入真空干燥箱内进行真空干燥,干燥后的物料经过筛分磁选后与外购的钴粉、镍粉和锰粉混合配料得到镍钴锰三元合金粉末或者直接加入酸溶解得到镍钴锰三元混合溶液。
所述步骤(2)中匣钵采用刚玉、莫来石或者不锈钢匣钵。
所述步骤(3)中热纯水洗涤还原料过程热纯水的温度为75-90℃,在通入二氧化碳来沉淀铝过程时,将pH计***到洗涤液中,开始通入二氧化碳过程,pH值逐渐降低,过程产生得到氢氧化铝和碳酸锂沉淀,然后在继续通入二氧化碳,则洗涤液的pH值逐渐升高,然后直至pH计不再变化后停止通入二氧化碳,然后进行过滤,氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后得到的洗涤水与碳酸氢锂溶液混合,洗涤过程氢氧化铝沉淀与洗涤水的质量比为1:4,洗涤水的温度为35-45℃,洗涤后的氢氧化铝沉淀煅烧温度为750-850℃,煅烧时间为2-4小时,碳酸氢锂溶液在高温分解时的温度为95-99℃,搅拌转速为150-200r/min,分解时间为2.5小时,分解后的滤液返回洗涤还原料,得到的碳酸锂经过烘干过筛包装得到电池级碳酸锂。
步骤(4)中水合肼溶液的浓度为0.5mol/L,洗涤渣与水合肼溶液的质量比为1:3,搅拌磨的搅拌为30r/min,加入的磨球为氧化锆材质,磨球的直径为0.2-1cm,通入二氧化碳气体使得铝沉淀为氢氧化铝,氢氧化铝洗涤后与步骤(3)中的氢氧化铝沉淀混合到一起进行煅烧,第二滤渣洗涤采用的水合肼溶液的浓度为0.06mol/L,第二滤渣真空干燥过程的干燥温度为60-70℃,真空度为-0.09~-0.08Mpa。
所述步骤(4)中镍钴锰三元混合溶液返回制备镍钴锰酸锂正极材料。
本专利通过冷冻破碎,将负载镍钴锰酸锂正极材料的铝箔破碎为细小颗粒,然后过筛,通过在高温下氢气还原,同时铝粉末也会与镍钴锰酸锂中的镍钴锰进行置换反应,将镍钴锰还原为单质,而锂以氧化物形式存在,然后经过洗涤,产生得到氢氧化锂溶液,从而快速的将锂与钴镍锰进行分离,而洗涤过程,会有部分铝与氢氧化锂反应从而进入锂溶液中,然后通过通入二氧化碳气体,将铝沉淀下来,同时将氢氧化锂转化为碳酸锂,然后继续通入二氧化碳,碳酸锂则转化为碳酸氢锂又溶解到水中,实现了铝与锂的分离。
得到的镍钴锰经过在水合肼与氢氧化钠混合溶液中的反应,铝会完全溶解,同时也避免了镍钴锰的氧化,再经过磁选后得到镍钴锰的三元金属粉末或者加入硫酸溶液得到镍钴锰三元溶液。
本发明利用氢气还原,来实现锂与镍钴锰的分离,相比较采用酸溶解使得镍钴锰锂全部进入溶液中再进行分离的方法来说,工艺流程短,且锂的回收率高,镍钴锰的回收率也高,成本低,产生的废水量少,可以很简单的得到电池级的碳酸锂,而得到的镍钴锰也可以返回做镍钴锰酸锂正极材料。同时也能够回收其中的铝,得到超细氧化铝。
本发明的有益效果是:流程短,工艺简单,成本低,且能够实现全组分的分离和回收,回收率高,且最终得到的产品纯度高,产品附加值大,实现了材料的循环利用。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明,本实施例的一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法,其为以下步骤:
(1)预处理,将废旧镍钴锰酸锂电池进行拆解,将正极片放入液氮冷冻破碎机内进行破碎,然后进行筛分,过100-200目筛,筛上物返回继续冷冻破碎,筛下物备用;
(2)将步骤(1)得到的筛下物放入还原炉内,通入氢气进行还原,筛下物在还原炉内的停留时间为8-12小时,筛下物在匣钵中的装料厚度为3-5cm,氢气在还原炉内的流动速度为3-5m/s,还原炉内气氛中氢气含量大于99.5%,还原温度为400-450℃,然后在还原炉中的冷却段冷却至温度<40℃后出炉得到还原料;
(3)将步骤(2)得到还原料放入充满氮气的储存盒内保存,然后加入热纯水进行洗涤,固液比为1:10-15,经过三级逆流洗涤,得到洗涤液和洗涤渣,将洗涤液通入二氧化碳,然后过滤,得到碳酸氢锂溶液和氢氧化铝沉淀,将氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后,经过煅烧,得到超细氧化铝,得到的碳酸氢锂经过高温分解得到电池级碳酸锂;
(4)将步骤(3)得到的洗涤渣加入水合肼溶液,然后加入氢氧化钠调节溶液的pH在13-14,然后倒入搅拌磨罐内,升温至温度为75-85℃,搅拌反应1-2小时,然后将物料倒出后过滤,得到第二滤液和第二滤渣,将第二滤渣加入水合肼溶液进行3级逆流洗涤,然后放入真空干燥箱内进行真空干燥,干燥后的物料经过筛分磁选后与外购的钴粉、镍粉和锰粉混合配料得到镍钴锰三元合金粉末或者直接加入酸溶解得到镍钴锰三元混合溶液。
所述步骤(2)中匣钵采用刚玉、莫来石或者不锈钢匣钵。
所述步骤(3)中热纯水洗涤还原料过程热纯水的温度为75-90℃,在通入二氧化碳来沉淀铝过程时,将pH计***到洗涤液中,开始通入二氧化碳过程,pH值逐渐降低,过程产生得到氢氧化铝和碳酸锂沉淀,然后在继续通入二氧化碳,则洗涤液的pH值逐渐升高,然后直至pH计不再变化后停止通入二氧化碳,然后进行过滤,氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后得到的洗涤水与碳酸氢锂溶液混合,洗涤过程氢氧化铝沉淀与洗涤水的质量比为1:4,洗涤水的温度为35-45℃,洗涤后的氢氧化铝沉淀煅烧温度为750-850℃,煅烧时间为2-4小时,碳酸氢锂溶液在高温分解时的温度为95-99℃,搅拌转速为150-200r/min,分解时间为2.5小时,分解后的滤液返回洗涤还原料,得到的碳酸锂经过烘干过筛包装得到电池级碳酸锂。
步骤(4)中水合肼溶液的浓度为0.5mol/L,洗涤渣与水合肼溶液的质量比为1:3,搅拌磨的搅拌为30r/min,加入的磨球为氧化锆材质,磨球的直径为0.2-1cm,通入二氧化碳气体使得铝沉淀为氢氧化铝,氢氧化铝洗涤后与步骤(3)中的氢氧化铝沉淀混合到一起进行煅烧,第二滤渣洗涤采用的水合肼溶液的浓度为0.06mol/L,第二滤渣真空干燥过程的干燥温度为60-70℃,真空度为-0.09~-0.08Mpa。
所述步骤(4)中镍钴锰三元混合溶液返回制备镍钴锰酸锂正极材料。
实施例1
一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法,其为以下步骤:
(1)预处理,将废旧镍钴锰酸锂电池进行拆解,将正极片放入液氮冷冻破碎机内进行破碎,然后进行筛分,过150目筛,筛上物返回继续冷冻破碎,筛下物备用;
(2)将步骤(1)得到的筛下物放入还原炉内,通入氢气进行还原,筛下物在还原炉内的停留时间为10小时,筛下物在匣钵中的装料厚度为4.5cm,氢气在还原炉内的流动速度为4m/s,还原炉内气氛中氢气含量大于99.5%,还原温度为425℃,然后在还原炉中的冷却段冷却至温度<40℃后出炉得到还原料;
(3)将步骤(2)得到还原料放入充满氮气的储存盒内保存,然后加入热纯水进行洗涤,固液比为1:12,经过三级逆流洗涤,得到洗涤液和洗涤渣,将洗涤液通入二氧化碳,然后过滤,得到碳酸氢锂溶液和氢氧化铝沉淀,将氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后,经过煅烧,得到超细氧化铝,得到的碳酸氢锂经过高温分解得到电池级碳酸锂;
(4)将步骤(3)得到的洗涤渣加入水合肼溶液,然后加入氢氧化钠调节溶液的pH在13.5,然后倒入搅拌磨罐内,升温至温度为79℃,搅拌反应1.8小时,然后将物料倒出后过滤,得到第二滤液和第二滤渣,将第二滤渣加入水合肼溶液进行3级逆流洗涤,然后放入真空干燥箱内进行真空干燥,干燥后的物料经过筛分磁选后与外购的钴粉、镍粉和锰粉混合配料得到镍钴锰三元合金粉末或者直接加入酸溶解得到镍钴锰三元混合溶液。
所述步骤(2)中匣钵采用刚玉匣钵。
所述步骤(3)中热纯水洗涤还原料过程热纯水的温度为79℃,在通入二氧化碳来沉淀铝过程时,将pH计***到洗涤液中,开始通入二氧化碳过程,pH值逐渐降低,过程产生得到氢氧化铝和碳酸锂沉淀,然后在继续通入二氧化碳,则洗涤液的pH值逐渐升高,然后直至pH计不再变化后停止通入二氧化碳,然后进行过滤,氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后得到的洗涤水与碳酸氢锂溶液混合,洗涤过程氢氧化铝沉淀与洗涤水的质量比为1:4,洗涤水的温度为39℃,洗涤后的氢氧化铝沉淀煅烧温度为790℃,煅烧时间为3小时,碳酸氢锂溶液在高温分解时的温度为98℃,搅拌转速为180r/min,分解时间为2.5小时,分解后的滤液返回洗涤还原料,得到的碳酸锂经过烘干过筛包装得到电池级碳酸锂。
步骤(4)中水合肼溶液的浓度为0.5mol/L,洗涤渣与水合肼溶液的质量比为1:3,搅拌磨的搅拌为30r/min,加入的磨球为氧化锆材质,磨球的直径为0.2-1cm,通入二氧化碳气体使得铝沉淀为氢氧化铝,氢氧化铝洗涤后与步骤(3)中的氢氧化铝沉淀混合到一起进行煅烧,第二滤渣洗涤采用的水合肼溶液的浓度为0.06mol/L,第二滤渣真空干燥过程的干燥温度为66℃,真空度为-0.085Mpa。
所述步骤(4)中镍钴锰三元混合溶液返回制备镍钴锰酸锂正极材料。
最终得到的碳酸锂满足行业标准YS/T 582-2013的要求。得到的镍钴锰三元合金粉末监测数据如下:
Ni+Co+Mn Fe Al Zn Li
99.28% 34ppm 38ppm 8ppm 29ppm
Na Ca Mg S O
28ppm 21ppm 19ppm 24ppm 0.13%
得到的超细氧化铝监测数据如下:
主含量 Na Co Ni Mn Ca
99.53% 25ppm 2ppm 2ppm 5.1ppm 5.9ppm
D50 D100 一次粒径 BET 硫酸根 振实密度
0.7微米 2.2微米 28nm 112m2/g 68ppm 0.4g/mL
最终锂综合的回收率99.2%,铝的回收率97.9%,镍钴锰的回收率分别为99.3%、99.5%和99.3%。
实施例2
一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法,其为以下步骤:
(1)预处理,将废旧镍钴锰酸锂电池进行拆解,将正极片放入液氮冷冻破碎机内进行破碎,然后进行筛分,过120目筛,筛上物返回继续冷冻破碎,筛下物备用;
(2)将步骤(1)得到的筛下物放入还原炉内,通入氢气进行还原,筛下物在还原炉内的停留时间为11小时,筛下物在匣钵中的装料厚度为4.2cm,氢气在还原炉内的流动速度为4.5m/s,还原炉内气氛中氢气含量大于99.5%,还原温度为440℃,然后在还原炉中的冷却段冷却至温度<40℃后出炉得到还原料;
(3)将步骤(2)得到还原料放入充满氮气的储存盒内保存,然后加入热纯水进行洗涤,固液比为1:13,经过三级逆流洗涤,得到洗涤液和洗涤渣,将洗涤液通入二氧化碳,然后过滤,得到碳酸氢锂溶液和氢氧化铝沉淀,将氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后,经过煅烧,得到超细氧化铝,得到的碳酸氢锂经过高温分解得到电池级碳酸锂;
(4)将步骤(3)得到的洗涤渣加入水合肼溶液,然后加入氢氧化钠调节溶液的pH在13.8,然后倒入搅拌磨罐内,升温至温度为79℃,搅拌反应1.5小时,然后将物料倒出后过滤,得到第二滤液和第二滤渣,将第二滤渣加入水合肼溶液进行3级逆流洗涤,然后放入真空干燥箱内进行真空干燥,干燥后的物料经过筛分磁选后与外购的钴粉、镍粉和锰粉混合配料得到镍钴锰三元合金粉末或者直接加入酸溶解得到镍钴锰三元混合溶液。
所述步骤(2)中匣钵采用莫来石匣钵。
所述步骤(3)中热纯水洗涤还原料过程热纯水的温度为79℃,在通入二氧化碳来沉淀铝过程时,将pH计***到洗涤液中,开始通入二氧化碳过程,pH值逐渐降低,过程产生得到氢氧化铝和碳酸锂沉淀,然后在继续通入二氧化碳,则洗涤液的pH值逐渐升高,然后直至pH计不再变化后停止通入二氧化碳,然后进行过滤,氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后得到的洗涤水与碳酸氢锂溶液混合,洗涤过程氢氧化铝沉淀与洗涤水的质量比为1:4,洗涤水的温度为39℃,洗涤后的氢氧化铝沉淀煅烧温度为790℃,煅烧时间为3小时,碳酸氢锂溶液在高温分解时的温度为98℃,搅拌转速为180r/min,分解时间为2.5小时,分解后的滤液返回洗涤还原料,得到的碳酸锂经过烘干过筛包装得到电池级碳酸锂。
步骤(4)中水合肼溶液的浓度为0.5mol/L,洗涤渣与水合肼溶液的质量比为1:3,搅拌磨的搅拌为30r/min,加入的磨球为氧化锆材质,磨球的直径为0.2-1cm,通入二氧化碳气体使得铝沉淀为氢氧化铝,氢氧化铝洗涤后与步骤(3)中的氢氧化铝沉淀混合到一起进行煅烧,第二滤渣洗涤采用的水合肼溶液的浓度为0.06mol/L,第二滤渣真空干燥过程的干燥温度为66℃,真空度为-0.085Mpa。
所述步骤(4)中镍钴锰三元混合溶液返回制备镍钴锰酸锂正极材料。
最终得到的碳酸锂满足行业标准YS/T 582-2013的要求。得到的镍钴锰三元合金粉末监测数据如下:
Figure BDA0001614455530000061
Figure BDA0001614455530000071
得到的超细氧化铝监测数据如下:
主含量 Na Co Ni Mn Ca
99.51% 25ppm 2.1ppm 1.8ppm 5.1ppm 5.8ppm
D50 D100 一次粒径 BET 硫酸根 振实密度
0.8微米 2.1微米 22nm 123m2/g 65ppm 0.4g/mL
最终锂综合的回收率99.2%,铝的回收率97.8%,镍钴锰的回收率分别为99.3%、99.5%和99.2%。
实施例3
一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法,其为以下步骤:
(1)预处理,将废旧镍钴锰酸锂电池进行拆解,将正极片放入液氮冷冻破碎机内进行破碎,然后进行筛分,过170目筛,筛上物返回继续冷冻破碎,筛下物备用;
(2)将步骤(1)得到的筛下物放入还原炉内,通入氢气进行还原,筛下物在还原炉内的停留时间为9.5小时,筛下物在匣钵中的装料厚度为4.5cm,氢气在还原炉内的流动速度为4.2m/s,还原炉内气氛中氢气含量大于99.5%,还原温度为440℃,然后在还原炉中的冷却段冷却至温度<40℃后出炉得到还原料;
(3)将步骤(2)得到还原料放入充满氮气的储存盒内保存,然后加入热纯水进行洗涤,固液比为1:11,经过三级逆流洗涤,得到洗涤液和洗涤渣,将洗涤液通入二氧化碳,然后过滤,得到碳酸氢锂溶液和氢氧化铝沉淀,将氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后,经过煅烧,得到超细氧化铝,得到的碳酸氢锂经过高温分解得到电池级碳酸锂;
(4)将步骤(3)得到的洗涤渣加入水合肼溶液,然后加入氢氧化钠调节溶液的pH在13.8,然后倒入搅拌磨罐内,升温至温度为82℃,搅拌反应1.6小时,然后将物料倒出后过滤,得到第二滤液和第二滤渣,将第二滤渣加入水合肼溶液进行3级逆流洗涤,然后放入真空干燥箱内进行真空干燥,干燥后的物料经过筛分磁选后与外购的钴粉、镍粉和锰粉混合配料得到镍钴锰三元合金粉末或者直接加入酸溶解得到镍钴锰三元混合溶液。
所述步骤(2)中匣钵采用不锈钢匣钵。
所述步骤(3)中热纯水洗涤还原料过程热纯水的温度为79℃,在通入二氧化碳来沉淀铝过程时,将pH计***到洗涤液中,开始通入二氧化碳过程,pH值逐渐降低,过程产生得到氢氧化铝和碳酸锂沉淀,然后在继续通入二氧化碳,则洗涤液的pH值逐渐升高,然后直至pH计不再变化后停止通入二氧化碳,然后进行过滤,氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后得到的洗涤水与碳酸氢锂溶液混合,洗涤过程氢氧化铝沉淀与洗涤水的质量比为1:4,洗涤水的温度为42℃,洗涤后的氢氧化铝沉淀煅烧温度为820℃,煅烧时间为3.8小时,碳酸氢锂溶液在高温分解时的温度为98℃,搅拌转速为185r/min,分解时间为2.5小时,分解后的滤液返回洗涤还原料,得到的碳酸锂经过烘干过筛包装得到电池级碳酸锂。
步骤(4)中水合肼溶液的浓度为0.5mol/L,洗涤渣与水合肼溶液的质量比为1:3,搅拌磨的搅拌为30r/min,加入的磨球为氧化锆材质,磨球的直径为0.2-1cm,通入二氧化碳气体使得铝沉淀为氢氧化铝,氢氧化铝洗涤后与步骤(3)中的氢氧化铝沉淀混合到一起进行煅烧,第二滤渣洗涤采用的水合肼溶液的浓度为0.06mol/L,第二滤渣真空干燥过程的干燥温度为68℃,真空度为-0.083Mpa。
所述步骤(4)中镍钴锰三元混合溶液返回制备镍钴锰酸锂正极材料。
最终得到的碳酸锂满足行业标准YS/T 582-2013的要求。得到的镍钴锰三元合金粉末监测数据如下:
Ni+Co+Mn Fe Al Zn Li
99.31% 28ppm 29ppm 6ppm 31ppm
Na Ca Mg S O
29ppm 21ppm 18ppm 28ppm 0.11%
得到的超细氧化铝监测数据如下:
主含量 Na Co Ni Mn Ca
99.48% 25ppm 2.1ppm 3.5ppm 5.1ppm 6.7ppm
D50 D100 一次粒径 BET 硫酸根 振实密度
0.7微米 2.0微米 21nm 128m2/g 61ppm 0.4g/mL
最终锂综合的回收率99.3%,铝的回收率97.9%,镍钴锰的回收率分别为99.4%、99.5%和99.3%。
每处理一吨的废弃镍钴锰酸锂材料,本发明的实施例1、2和3产生的废水量均不到15吨,而采用常规的硫酸溶液、沉淀除铝、萃取分离镍钴锰、碳化法制备电池级碳酸锂的工艺,产生的废水量大于30吨,且锂的回收率低,一般不超过99%,且工艺流程长。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法,其特征在于,为以下步骤:
(1)预处理,将废旧镍钴锰酸锂电池进行拆解,将正极片放入液氮冷冻破碎机内进行破碎,然后进行筛分,过100-200目筛,筛上物返回继续冷冻破碎,筛下物备用;
(2)将步骤(1)得到的筛下物放入还原炉内,通入氢气进行还原,筛下物在还原炉内的停留时间为8-12小时,筛下物在匣钵中的装料厚度为3-5cm,氢气在还原炉内的流动速度为3-5m/s,还原炉内气氛中氢气含量大于99.5%,还原温度为400-450℃,然后在还原炉中的冷却段冷却至温度<40℃后出炉得到还原料;
(3)将步骤(2)得到还原料放入充满氮气的储存盒内保存,然后加入热纯水进行洗涤,固液比为1:10-15,经过三级逆流洗涤,得到洗涤液和洗涤渣,将洗涤液通入二氧化碳,然后过滤,得到碳酸氢锂溶液和氢氧化铝沉淀,将氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后,经过煅烧,得到超细氧化铝,得到的碳酸氢锂经过高温分解得到电池级碳酸锂,热纯水洗涤还原料过程热纯水的温度为75-90℃,在通入二氧化碳来沉淀铝过程时,将pH计***到洗涤液中,开始通入二氧化碳过程,pH值逐渐降低,过程产生得到氢氧化铝和碳酸锂沉淀,然后在继续通入二氧化碳,则洗涤液的pH值逐渐升高,然后直至pH计不再变化后停止通入二氧化碳,然后进行过滤,氢氧化铝沉淀经过3级逆流洗涤后得到的洗涤水与碳酸氢锂溶液混合,洗涤过程氢氧化铝沉淀与洗涤水的质量比为1:4,洗涤水的温度为35-45℃,洗涤后的氢氧化铝沉淀煅烧温度为750-850℃,煅烧时间为2-4小时,碳酸氢锂溶液在高温分解时的温度为95-99℃,搅拌转速为150-200r/min,分解时间为2.5小时,分解后的滤液返回洗涤还原料,得到的碳酸锂经过烘干过筛包装得到电池级碳酸锂;
(4)将步骤(3)得到的洗涤渣加入水合肼溶液,然后加入氢氧化钠调节溶液的pH在13-14,然后倒入搅拌磨罐内,升温至温度为75-85℃,搅拌反应1-2小时,然后将物料倒出后过滤,得到第二滤液和第二滤渣,将第二滤渣加入水合肼溶液进行3级逆流洗涤,然后放入真空干燥箱内进行真空干燥,干燥后的物料经过筛分磁选后与外购的钴粉、镍粉和锰粉混合配料得到镍钴锰三元合金粉末或者直接加入酸溶解得到镍钴锰三元混合溶液,水合肼溶液的浓度为0.5mol/L,洗涤渣与水合肼溶液的质量比为1:3,搅拌磨的搅拌为30r/min,加入的磨球为氧化锆材质,磨球的直径为0.2-1cm,通入二氧化碳气体使得铝沉淀为氢氧化铝,氢氧化铝洗涤后与步骤(3)中的氢氧化铝沉淀混合到一起进行煅烧,第二滤渣洗涤采用的水合肼溶液的浓度为0.06mol/L,第二滤渣真空干燥过程的干燥温度为60-70℃,真空度为-0.09~-0.08Mpa。
2.根据权利要求1所述的一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法,其特征在于:所述步骤(2)中匣钵采用刚玉、莫来石或者不锈钢匣钵。
3.根据权利要求1所述的一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法,其特征在于:所述步骤(4)中镍钴锰三元混合溶液返回制备镍钴锰酸锂正极材料。
CN201810280294.6A 2018-04-02 2018-04-02 一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法 Active CN108539309B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810280294.6A CN108539309B (zh) 2018-04-02 2018-04-02 一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810280294.6A CN108539309B (zh) 2018-04-02 2018-04-02 一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108539309A CN108539309A (zh) 2018-09-14
CN108539309B true CN108539309B (zh) 2020-05-26

Family

ID=63482180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810280294.6A Active CN108539309B (zh) 2018-04-02 2018-04-02 一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108539309B (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102566856B1 (ko) * 2018-11-07 2023-08-11 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 전구체 재생 방법 및 리튬 전구체 재생 시스템
CN109250802B (zh) * 2018-11-29 2021-07-16 黄河水利职业技术学院 一种电镀废水综合处理工艺
CN109585963B (zh) * 2018-11-30 2021-12-21 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 废旧锂离子电池电解液回收处理方法
CN109599602B (zh) * 2018-11-30 2021-07-13 成都尤尼瑞克科技有限公司 一种对锂电池废旧正极材料进行资源化利用的方法
CN109574048B (zh) * 2019-01-30 2021-12-10 鲍君杰 一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法
CN109921121A (zh) * 2019-02-18 2019-06-21 广东山摩新材料科技有限公司 一种废旧匣钵自动回收锂电池正极材料的方法
CN110289427B (zh) * 2019-05-20 2020-08-04 深圳特力自动化工程有限公司 一种自动化锂电池报废处理设备
CN110408796B (zh) * 2019-08-05 2021-08-10 江西理工大学 一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法
KR20210101647A (ko) * 2020-02-10 2021-08-19 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 이차 전지의 활성 금속 회수 방법
CN111786008B (zh) * 2020-07-10 2022-04-05 中国矿业大学 一种多流程高效协同的退役锂离子电池正极材料回收方法
CN112510280B (zh) * 2020-11-18 2021-11-16 湖南大学 一种基于动力电池箔片中特征元散列的物理方法
CN112680598A (zh) * 2020-12-15 2021-04-20 中南大学 一种低成本清洁处理废旧锂离子电池正极材料的方法
KR20240026492A (ko) 2021-06-23 2024-02-28 하.체. 스타르크 텅스텐 게엠베하 환원성 건식 제련 처리 방법을 통한 배터리 물질 재활용 공정
CN113690501B (zh) * 2021-07-23 2023-09-08 广东邦普循环科技有限公司 一种去酸洗的电池极片的回收工艺
CN115072747A (zh) * 2022-05-31 2022-09-20 湖南力合厚浦科技有限公司 碳酸锂的回收方法和装置
CN115011790A (zh) * 2022-05-31 2022-09-06 湖南力合厚浦科技有限公司 镍钴锰的回收方法及回收得到的材料与回收***
CN115232991A (zh) * 2022-08-10 2022-10-25 格林美(江苏)钴业股份有限公司 一种镍豆、钴片和锰片同时浸出制备三元混合液的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012229481A (ja) * 2011-04-27 2012-11-22 Japan Metals & Chem Co Ltd 使用済みリチウムイオン電池類の有価物の分別回収方法
CN106129511B (zh) * 2016-06-27 2018-12-07 北京科技大学 一种从废旧锂离子电池材料中综合回收有价金属的方法
CN107017443B (zh) * 2017-03-28 2019-04-09 北京科技大学 一种从废旧锂离子电池中综合回收有价金属的方法
CN107666022A (zh) * 2017-09-25 2018-02-06 湖南工业大学 一种废弃三元正极材料中锂、镍钴锰的回收方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108539309A (zh) 2018-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108539309B (zh) 一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法
CN109088115B (zh) 废旧锂离子电池正极材料循环利用制备三元正极材料方法
CN111129632B (zh) 废旧三元锂离子电池正负极混合材料回收方法
CN109179358B (zh) 一种从废旧磷酸铁锂电池中制备电池级磷酸铁的方法
CN110835682B (zh) 废旧锂离子电池正、负极活性材料协同处理的方法
CN110527835B (zh) 一种废旧三元锂电池软包全组分回收的方法
CN111261967A (zh) 一种废旧锂电池的回收方法及回收制备的电池级镍钴锰混合晶体
JP2022542879A (ja) リチウム及び他の金属を廃イオン電池から回収する方法
CN106654205B (zh) 利用废旧锂电池材料制备三元正极材料前驱体的方法
CN112779421B (zh) 一种废旧锂离子电池正极材料回收方法
CN114214517B (zh) 去除锂电池正极浸出液中氟的方法
CN111926191B (zh) 一种回收磷酸铁锂电池的方法
CN113832349B (zh) 一种从电池废料中回收锂及镍钴锰的方法
CN109279665B (zh) 一种镍钴锰酸锂三元废料的处理方法
CN107046154B (zh) 一种废三元锂电池强化还原浸出的方法
CN109574048B (zh) 一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法
CN103911514A (zh) 废旧硬质合金磨削料的回收处理方法
CN112111650A (zh) 选择性还原回收废旧锂离子电池有价金属的方法
KR102460833B1 (ko) 이차전지 소재 재활용 방법
CN114132951A (zh) 一种废旧锂电池黑粉加压焙烧固氟提锂的方法
WO2023193517A1 (zh) 处理废旧锂电池铜钴合金的方法和应用
CN116995327A (zh) 一种三元正极废料回收锂的方法
CN111270074A (zh) 一种从废旧三元材料中回收有价金属的方法
CN116259874A (zh) 一种废旧锂离子电池黑粉优先提锂的***及方法
CN115784188A (zh) 回收制备电池级磷酸铁的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220614

Address after: Building 148000, South Building, Guangdong Province, Guangdong science and Technology Park

Patentee after: Yuanbang JIAYE (Shenzhen) Industrial Co.,Ltd.

Address before: No.42 Xiashan village, Baita Town, Xianju County, Taizhou City, Zhejiang Province

Patentee before: Fang Jiacheng

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220926

Address after: No. 2708-5, 27th Floor, International Trade Center, Building 1, Furao Center, No. 200, Changjiang Road, Yantai District, China (Shandong) Pilot Free Trade Zone, Yantai City, Shandong Province, 264001

Patentee after: China Lithium New Energy Technology (Yantai) Co.,Ltd.

Address before: Building 148000, South Building, Guangdong Province, Guangdong science and Technology Park

Patentee before: Yuanbang JIAYE (Shenzhen) Industrial Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A Recycling Method for Waste Nickel Cobalt Manganese Lithium Cathode Materials

Effective date of registration: 20230331

Granted publication date: 20200526

Pledgee: Yantai Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Zhifu District Branch

Pledgor: China Lithium New Energy Technology (Yantai) Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980037201

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right