一种利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法

本发明属于废旧锂电池回收领域，具体涉及一种利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法。

背景技术：

1、随着电动汽车及便携式电子设备的爆发式增长，锂离子电池（libs）已迎来首轮大规模退役潮。废旧锂离子电池中含有大量的锂（li）、钴（co）、镍（ni）、锰（mn）等珍贵有价金属，对其进行高效回收不仅具有巨大的经济价值，更是缓解矿产资源短缺的关键途径，但现有的废旧锂电池回收工艺（尤其是主流的高温火法或热解预处理工艺）面临着重大的环境安全与成本瓶颈。

2、现有技术中，主流的高温火法或热解预处理工艺，通常采用400～800 ℃的高温对废旧锂电池进行热解或焙烧。但是该工艺存在严重的剧毒含氟废气释放问题，在高温环境下，电池中广泛存在的聚偏氟乙烯（pvdf）正极粘结剂及残留的六氟磷酸锂（lipf6）等电解质会发生不可逆的热分解，释放出高浓度、强腐蚀性且剧毒的氟化氢（hf）、五氟化磷（pf5）等含氟气体，对操作人员及设备安全构成了极大威胁。

3、此外，现有技术中针对含氟尾气的治理，多依赖碱液喷淋等“末端治理”技术。但是该技术面临治理成本高昂且易造成二次污染的缺陷。这类方法对尾气处理设备的防腐蚀性能要求极高，导致初期固定资产投资庞大；同时，在处理过程中会消耗大量的碱性药剂，并伴生大量含氟、高盐且成分复杂的二次废水，后续深度处理极其棘手。此外，传统火法工艺焙烧温度高，通常在 600 ℃ 以上乃至上千摄氏度、时间长，能量消耗与碳排放量双高。

4、综上所述，现有的废旧锂电池回收及预处理方法中，存在如下问题：①安全隐患大，含氟废气释放严重；②末端治理成本高昂，系统防腐要求苛刻；③易造成二次污染，后处理极其棘手；④焙烧温度高，工艺能耗与碳排放双高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，解决现有技术中废旧锂电池回收过程中含氟废气释放严重以及焙烧温度高的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明提供的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，包括以下步骤：s1，将虾壳生物质粉体与废旧锂电池正极物料混合均匀，得到待反应物料；s2，将待反应物料在450～600 ℃进行焙烧处理，得到固相热解残渣；s3，将固相热解残渣与浸出剂混合进行浸出处理，经分离得到富锂滤液。

4、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

5、本发明采用虾壳生物质粉体，虾壳内源性caco3以纳米/微米级颗粒形式镶嵌于甲壳素蛋白基质中，热解后形成钙被多孔碳包裹/限域的天然复合体，且虾壳生物质粉体与正极物料均匀混合后进行原位共焙烧，使钙活性位点与氟扩散通道在微米尺度高度耦合，碳骨架的限域与适量碱性，恰好让钙优先夺氟生成稳定caf2，在源头实现氟的原位固化，降低设备腐蚀和尾气处理负荷；同时固氟并不干扰正极中有价金属锂的相变转化，保全锂向水溶相转化，提高回收率；本发明焙烧温度低，且原料为虾壳，以废治废，有效降低能耗和成本。

1.一种利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，其特征在于，步骤s1中，所述虾壳包括龙虾壳和小龙虾虾壳中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，其特征在于，步骤s1中，所述虾壳生物质粉体与废旧锂电池正极物料的质量比为（1～4）：1。

4.根据权利要求1所述的利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，其特征在于，步骤s2中，所述焙烧处理在管式炉中进行，焙烧气氛包括空气。

5.根据权利要求1所述的利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，其特征在于，步骤s2中，所述焙烧处理的升温速率为3～20℃/min。

6.根据权利要求1所述的利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，其特征在于，步骤s2中，所述焙烧处理的时间为20～60min。

7.根据权利要求1所述的利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，其特征在于，步骤s3中，所述浸出剂包括去离子水。

8.根据权利要求1所述的利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，其特征在于，步骤s3中，所述固相热解残渣与浸出剂之间的比例为（5～100）g：1l。

9.根据权利要求1所述的利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，其特征在于，步骤s3中，所述浸出处理的条件包括：在搅拌条件下，浸出5～60min。

10.根据权利要求9所述的利用虾壳原位固氟协同低碳回收废旧锂电池的方法，其特征在于，所述搅拌的速率为200～400 rpm。