用于从储能设备材料回收锂的方法及其组合物与流程

本发明涉及用于从储能设备回收材料的方法和用于形成储能设备的材料。具体地，所提供的方法涉及从储能设备回收锂及其再循环材料。

背景技术：

1、近年来，对高输出储能设备（例如，可再充电锂电池）的需求已经大幅增加，尤其是随着电动车辆（ev）的快速市场增长。大量的含锂材料（诸如一水氢氧化锂（“lhm”或lioh•h2o））在储能设备的生产中被使用，尤其是用于阴极活性材料。由于正在使用的原材料（包括锂）的高成本和数量，在储能设备再循环过程中优先考虑锂的再循环是必要的。

2、目前的再循环锂的方法不能完全回收锂，并且/或者涉及复杂的过程，其中稀释、操纵损失和/或杂质积累阻碍了锂的再循环能力。例如，在典型的锂回收过程中，生成大量的液体流出物，其必须被处置以最小化环境影响。此外，典型的锂回收过程需要高温（例如，高于900oc）以用于材料的还原，和/或使用酸以用于浸出过程。

3、因此，提供一种改进的用于从储能设备及其废料再循环锂和其他有价值元素的过程将是有利的。

技术实现思路

1、出于概述本公开和相对于现有技术实现的优点的目的，本文描述了本公开的某些目的和优点。并非所有这样的目的或优点都可以在任何特定实施例中实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点、而不必实现如本文可能教导或启示的其他目的或优点的方式来体现或执行。

2、所有这些实施例都旨在处于本文所公开的本发明的范围内。根据参考附图对优选实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员将变得显而易见，从而本发明不限于所公开的任何（一个或多个）特定优选实施例。

3、在一个方面中，描述了一种从储能设备材料回收锂的方法。该方法包括：由储能设备材料形成原材料混合物，其中原材料混合物包括锂金属氧化物；在约750℃ - 900℃的还原温度处还原原材料混合物以形成还原混合物，其中还原混合物包括氧化锂；以及将还原混合物浸出以形成包括固体产物和液体产物的浸出混合物，其中液体产物包括氢氧化锂。

4、在一些实施例中，还原原材料混合物包括：使原材料混合物与反应物产生反应，该反应物是从由碳材料、氢气以及其组合组成的组中选择的。在一些实施例中，碳材料包括碳、一氧化碳以及其组合。在一些实施例中，原材料混合物包括碳材料。在一些实施例中，还原原材料混合物包括：在包括氮气的气体存在的情况下还原原材料混合物。在一些实施例中，该气体是n2或合成气体。在一些实施例中，还原原材料混合物是在旋转炉中执行的。在一些实施例中，还原原材料混合物包括连续去除形成的气体。在一些实施例中，形成的气体包括二氧化碳。

5、在一些实施例中，还原温度是约800℃ - 850℃。在一些实施例中，将还原混合物浸出还包括向还原混合物添加添加剂。在一些实施例中，添加剂包括从由碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物以及其组合组成的组中选择的化合物。在一些实施例中，添加剂包括cao、ca(oh)2、mgo、mg(oh)2或其组合。

6、在一些实施例中，将还原混合物浸出包括至少约2.8的浸出洗涤比。在一些实施例中，将还原混合物浸出包括利用ph为至少约7的浸出溶液将还原混合物浸出。在一些实施例中，将混合物浸出包括约12-14的ph。

7、在一些实施例中，该方法包括至少约90％的浸出功效。在一些实施例中，该方法还包括搅拌浸出混合物。在一些实施例中，将还原混合物浸出是在惰性气氛中执行的。在一些实施例中，固体产物包括从由金属、碳材料以及其组合组成的组中选择的材料。

8、在一些实施例中，该方法还包括分离浸出混合物以形成分离的固体产物和分离的液体产物。在一些实施例中，分离浸出混合物包括压滤。在一些实施例中，该方法还包括处置分离的液体产物以形成锂产物。在一些实施例中，处置分离的液体产物包括使氢氧化锂重结晶。在一些实施例中，氢氧化锂是一水氢氧化锂。

9、在一些实施例中，形成原材料混合物包括使储能设备材料解构或分离、或其组合。在一些实施例中，储能设备材料是从由阳极废料材料、阴极废料材料、单元废料制造材料、单元模块废料材料、寿命结束设备材料、电解质材料以及其组合组成的组中选择的。在一些实施例中，分离的固体产物包括从由镍、钴、锰以及其组合组成的组中选择的元素。

10、在一些实施例中，该方法还包括处理分离的固体产物，以形成纯化的固体产物和收集的杂质。在一些实施例中，处理分离的固体产物包括从酸浸出、固体液体分离、湿法冶金回路处理以及其组合中选择的过程。

11、在一些实施例中，原材料混合物包括从石墨、lfp、lmfp、nmc、nca、lmo、lnmo、lco、lto或其组合中选择的活性材料。在一些实施例中，原材料混合物还包括从由粘合剂、电解质溶剂、电解质盐、阳极活性材料、集电器材料以及其组合组成的组中选择的附加材料。

12、在另一方面中，描述了一种由储能设备材料形成的浸出混合物组合物。该浸出混合物组合物包括：包括金属和碳材料的固体产物，其中金属从由镍、钴、锂、铝、铜、铁以及其组合组成的组中选择；以及包括浓度为至少约2000ppm的氢氧化锂的液体产物。

13、在一些实施例中，固体产物包括约20微米的d50颗粒尺寸。在一些实施例中，固体产物的组成以wt.％计包括：c：约30至约60；li：小于约1；ni：约20至约50；mn：约0.5至约3；co：约1至约3；al：约0.5至约3；以及cu：约1至约3.5。在一些实施例中，液体产物包括浸出混合物组合物的至少约90％的锂。

1.一种从储能设备材料回收锂的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中还原所述原材料混合物包括：使所述原材料混合物与反应物产生反应，所述反应物是从由碳材料、氢气以及其组合组成的组中选择的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述碳材料包括碳、一氧化碳以及其组合。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述原材料混合物包括所述碳材料。

5.根据权利要求1所述的方法，其中还原所述原材料混合物包括：在包括氮气的气体存在的情况下还原所述原材料混合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述气体是n2或合成气体。

7.根据权利要求1所述的方法，其中还原所述原材料混合物是在旋转炉中执行的。

8.根据权利要求1所述的方法，其中还原所述原材料混合物包括连续去除形成的气体。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述形成的气体包括二氧化碳。

10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述还原温度是约800 oc - 850 oc。

11.根据权利要求1所述的方法，其中将所述还原混合物浸出还包括：向所述还原混合物添加添加剂。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述添加剂包括从由碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物以及其组合组成的组中选择的化合物。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述添加剂包括cao、ca(oh)2、mgo、mg(oh)2或其组合。

14.根据权利要求1所述的方法，其中将所述还原混合物浸出包括至少约2.8的浸出洗涤比。

15.根据权利要求1所述的方法，其中将所述还原混合物浸出包括：利用具有至少约7的ph的浸出溶液将所述还原混合物浸出。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述浸出混合物包括约12-14的ph。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括至少约90％的浸出功效。

18.根据权利要求1所述的方法，其中将所述还原混合物浸出还包括：搅拌所述浸出混合物。

19.根据权利要求1所述的方法，其中将所述还原混合物浸出是在惰性气氛中执行的。

20.根据权利要求1所述的方法，其中所述固体产物包括从由金属、碳材料以及其组合组成的组中选择的材料。

21.根据权利要求1所述的方法，还包括：分离所述浸出混合物以形成分离的固体产物和分离的液体产物。

22.根据权利要求21所述的方法，其中分离所述浸出混合物包括压滤。

23.根据权利要求21所述的方法，还包括：处置所述分离的液体产物以形成锂产物。

24.根据权利要求23所述的方法，其中处置所述分离的液体产物包括：使所述氢氧化锂重结晶。

25.根据权利要求23所述的方法，其中所述氢氧化锂是一水氢氧化锂。

26.根据权利要求1所述的方法，其中形成原材料混合物包括：使所述储能设备材料解构或分离或其组合。

27.根据权利要求1所述的方法，其中所述储能设备材料从由阳极废料材料、阴极废料材料、单元废料制造材料、单元模块废料材料、寿命结束设备材料、电解质材料以及其组合组成的组中选择。

28.根据权利要求21所述的方法，其中所述分离的固体产物包括从由镍、钴、锰以及其组合组成的组中选择的元素。

29.根据权利要求21所述的方法，还包括：处理所述分离的固体产物以形成纯化的固体产物和收集的杂质。

30.根据权利要求29所述的方法，其中处理所述分离的固体产物是从酸浸出、固体液体分离、湿法冶金回路处理以及其组合中选择的。

31.根据权利要求1所述的方法，其中所述原材料混合物包括从石墨、lfp、lmfp、nmc、nca、lmo、lnmo、lco、lto或其组合中选择的活性材料。

32.根据权利要求1所述的方法，其中所述原材料混合物还包括从由粘合剂、电解质溶剂、电解质盐、阳极活性材料、集电器材料以及其组合组成的组中选择的附加材料。

33. 一种由储能设备材料形成的浸出混合物组合物，包括：

34.根据权利要求33所述的浸出混合物组合物，其中所述固体产物包括约20微米的d50颗粒尺寸。

35.根据权利要求33所述的浸出混合物组合物，其中所述固体产物的组成以wt.％计包括：

36.根据权利要求33所述的浸出混合物组合物，其中所述液体产物包括所述浸出混合物组合物的至少约90％的锂。