一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法与流程

1.本发明涉及电池回收技术领域，尤其涉及一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法。


背景技术：

2.锂离子电池具有高电能量密度、高工作电压、循环寿命长以及无记忆效应等优点，目前已被广泛的应用于日常生活中，也正因为如此，大量的锂离子电池被生产和消耗。由于锂离子电池循环寿命有限，使用一段时间后就不得不废弃，而这些废弃的锂离子电池通常会给环境造成一定的危害，而废旧锂离子电池富含的金属又是重要的稀缺资源；为了保护环境、节约资源，同时能够进行资源的循环利用，发展废旧锂离子电池回收技术十分必要。目前，关于锂离子电池回收的研究工作已经有了重要的进展，但是对锂的回收仍存在回收率低、纯度不高的缺陷。


技术实现要素：

3.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法，其过程简单易行，锂离子回收率高，纯度好。
4.本发明提出的一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法，包括以下步骤：
5.s1、将废旧锂离子电池放电、拆解后获得正极片；
6.s2、将正极片裁剪成块后置于n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，在70-75℃下浸泡20-35min，然后加入橙汁与水的混合液，在65-75℃下搅拌5-15min，超声10-30min后将铝箔拣出，过滤、干燥得到正极活性物质；
7.s3、将正极活性物质与柠檬酸混合均匀，在170-280℃下焙烧50-90min，降温至室温，然后与柠檬酸钠混合均匀，在450-570℃下焙烧60-90min，再在680-730℃下焙烧50-130min，降温至室温，与氢氧化钠和过硫酸钠混合，在470-550℃下微波焙烧13-30min得到焙烧产物；
8.s4、将s3中得到的焙烧产物浸入水中，在70-85℃下浸出60-120min，固液分离得到滤液a；
9.s5、调节滤液a的ph为中性，过滤后加入硫化钠并调节ph为8-10，在50-60℃下搅拌10-30min，固液分离后得到滤液b；
10.s6、调节滤液b的ph为2-3，与1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物混合，在室温下搅拌10-35min，离心后得到富锂液。
11.优选地，在s2中，所述n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺的体积比为1：3-5；所述橙汁与水的混合液中，橙汁、水的重量比为0.05-0.15：1。
12.优选地，在s2中，所述超声的功率为300-500w。
13.优选地，在s3中，所述正极活性物质、柠檬酸、柠檬酸钠、氢氧化钠、过硫酸钠的重
量比为1：0.05-0.15：0.05-0.15：0.1-0.2：0.03-0.06。
14.优选地，在s3中，所述微波焙烧的功率为1-1.5kw。
15.优选地，在s4中，所述焙烧产物与水的重量比为1：3-7。
16.优选地，在s6中，所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物中，1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的体积比为1：3-5：2-6。
17.优选地，在s6中，所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物、滤液b的体积比为1-3：1。
18.优选地，在s2中，所述的正极片、n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液的固液比为20-35g/l；所述的橙汁与水的混合液、n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液的体积比为1：3-10。
19.优选地，还包括将得到的富锂液进行处理得到锂产品。
20.本发明从废旧锂离子电池中回收锂的方法中，将废旧锂离子电池放电、拆解后得到的正极片裁剪后在n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中进行了溶解，并加入了橙汁与水的混合液，同时配合了超声处理，去除了大部分的粘结剂，使正极材料更好的分离出来；将得到的正极活性物质在柠檬酸、柠檬酸钠、氢氧化钠和过硫酸钠的作用下进行了特定的焙烧处理，通过控制焙烧处理的工艺参数，除去了n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺等物质，并将其中的锂转化为可水溶的物质，之后在水中进行浸出，控制了浸出的条件，得到的滤液a中锂的浸出率高，提高了锂的回收率；之后通过调节滤液a的ph、加入硫化钠以及采用特定的萃取剂萃取的方式，除去了其中的杂质元素，使得到的富锂液中锂含量高，纯度好；优选方式萃取的过程中，选择了三种特定的萃取剂进行配合，使三种萃取剂通过协同作用增强萃取过程中对锂的选择性。采用本发明所述的方法对废旧锂离子电池进行回收，锂的回收率在99.3％以上，处理后得到的锂产品的纯度在99.4％以上。
具体实施方式
21.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
22.实施例1
23.本发明提出的一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法，包括以下步骤：
24.s1、将废旧锂离子电池放电、拆解后获得正极片；
25.s2、将正极片裁剪成块后置于n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，所述n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺的体积比为1：3，在75℃下浸泡20min，然后加入橙汁与水的混合液，所述橙汁与水的混合液中，橙汁、水的重量比为1：1，在75℃下搅拌5min，超声30min后将铝箔拣出，过滤、干燥得到正极活性物质；所述超声的功率为400w；
26.s3、将正极活性物质与柠檬酸混合均匀，在170℃下焙烧90min，降温至室温，然后与柠檬酸钠混合均匀，在450℃下焙烧75min，再在680℃下焙烧50min，降温至室温，与氢氧化钠和过硫酸钠混合，在550℃下微波焙烧13min得到焙烧产物；其中，所述正极活性物质、柠檬酸、柠檬酸钠、氢氧化钠、过硫酸钠的重量比为1：0.05：0.15：0.1：0.06；所述微波焙烧的功率为1kw；
27.s4、将s3中得到的焙烧产物浸入水中，其中，所述焙烧产物与水的重量比为1：3，在
80℃下浸出60min，固液分离得到滤液a；
28.s5、调节滤液a的ph为中性，过滤后加入硫化钠并调节ph为10，在50℃下搅拌30min，固液分离后得到滤液b；
29.s6、调节滤液b的ph为2，与1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物混合，所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物中，1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的体积比为1：5：2，所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物、滤液b的体积比为2：1，在室温下搅拌35min，离心后得到富锂液。
30.实施例2
31.本发明提出的一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法，包括以下步骤：
32.s1、将废旧锂离子电池放电、拆解后获得正极片；
33.s2、将正极片裁剪成块后置于n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，所述n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺的体积比为1：5，在70℃下浸泡35min，然后加入橙汁与水的混合液，所述橙汁与水的混合液中，橙汁、水的重量比为0.05：1，在65℃下搅拌15min，超声10min，所述超声的功率为500w，将铝箔拣出，过滤、干燥得到正极活性物质；
34.s3、将正极活性物质与柠檬酸混合均匀，在280℃下焙烧50min，降温至室温，然后与柠檬酸钠混合均匀，在550℃下焙烧90min，再在730℃下焙烧130min，降温至室温，与氢氧化钠和过硫酸钠混合，在470℃下微波焙烧25min得到焙烧产物；其中，所述正极活性物质、柠檬酸、柠檬酸钠、氢氧化钠、过硫酸钠的重量比为1：0.15：0.05：0.2：0.03；所述微波焙烧的功率为1.5kw；
35.s4、将s3中得到的焙烧产物浸入水中，所述焙烧产物与水的重量比为1：7，在85℃下浸出120min，固液分离得到滤液a；
36.s5、调节滤液a的ph为中性，过滤后加入硫化钠并调节ph为8，在60℃下搅拌10min，固液分离后得到滤液b；
37.s6、调节滤液b的ph为3，与1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物混合，所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物、滤液b的体积比为1：1，所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物中，1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的体积比为1：3：6，在室温下搅拌10min，离心后得到富锂液。
38.实施例3
39.本发明提出的一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法，包括以下步骤：
40.s1、将废旧锂离子电池放电、拆解后获得正极片；
41.s2、将正极片裁剪成块后置于n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，所述n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺的体积比为1：3，在75℃下浸泡25min，然后加入橙汁与水的混合液，所述橙汁与水的混合液中，橙汁、水的重量比为0.15：1，在73℃下搅拌8min，超声25min后将铝箔拣出，过滤、干燥得到正极活性物质；所述超声的功率为300w；
42.s3、将正极活性物质与柠檬酸混合均匀，在180℃下焙烧75min，降温至室温，然后
与柠檬酸钠混合均匀，在570℃下焙烧60min，再在690℃下焙烧70min，降温至室温，与氢氧化钠和过硫酸钠混合，在530℃下微波焙烧30min得到焙烧产物；其中，所述正极活性物质、柠檬酸、柠檬酸钠、氢氧化钠、过硫酸钠的重量比为1：0.05：0.11：0.17：0.04；所述微波焙烧的功率为1.3kw；
43.s4、将s3中得到的焙烧产物浸入水中，所述焙烧产物与水的重量比为1：4，在70℃下浸出90min，固液分离得到滤液a；
44.s5、调节滤液a的ph为中性，过滤后加入硫化钠并调节ph为9，在50℃下搅拌22min，固液分离后得到滤液b；
45.s6、调节滤液b的ph为2，与1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物混合，在室温下搅拌35min，离心后得到富锂液；所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物中，1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的体积比为1：3：4；所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物、滤液b的体积比为3：1。
46.实施例4
47.本发明提出的一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法，包括以下步骤：
48.s1、将废旧锂离子电池放电、拆解后获得正极片；
49.s2、将正极片裁剪成块后置于n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，所述n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺的体积比为1：4，在72℃下浸泡30min，然后加入橙汁与水的混合液，所述橙汁与水的混合液中，橙汁、水的重量比为0.09：1，在68℃下搅拌12min，超声15min后将铝箔拣出，过滤、干燥得到正极活性物质；所述超声的功率为400w；
50.s3、将正极活性物质与柠檬酸混合均匀，在250℃下焙烧60min，降温至室温，然后与柠檬酸钠混合均匀，在500℃下焙烧75min，再在700℃下焙烧120min，降温至室温，与氢氧化钠和过硫酸钠混合，在490℃下微波焙烧20min得到焙烧产物；其中，所述正极活性物质、柠檬酸、柠檬酸钠、氢氧化钠、过硫酸钠的重量比为1：0.09：0.1：0.12：0.05；所述微波焙烧的功率为1.2kw；
51.s4、将s3中得到的焙烧产物浸入水中，所述焙烧产物与水的重量比为1：6，在78℃下浸出70min，固液分离得到滤液a；
52.s5、调节滤液a的ph为中性，过滤后加入硫化钠并调节ph为8，在56℃下搅拌15min，固液分离后得到滤液b；
53.s6、调节滤液b的ph为3，与1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物混合，在室温下搅拌10min，离心后得到富锂液；所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物中，1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的体积比为1：4：5；所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、乙酸、磷酸三丁酯的混合物、滤液b的体积比为1.5：1。
54.实施例5
55.本发明提出的一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法，包括以下步骤：
56.s1、将废旧锂离子电池放电、拆解后获得正极片；
57.s2、将正极片裁剪成块后置于n-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺的混合液中，所述
羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、磷酸三丁酯的混合物中，1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、磷酸三丁酯的体积比为1：5；所述1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、磷酸三丁酯的混合物、滤液b的体积比为1.9：1。
72.采用本发明实施例5所述的方法处理废旧锂离子电池，对锂的回收率为99.5％，而采用对比例1-5的方法处理废旧锂离子电池对锂的回收率≤95.1％；采用同样的处理方法处理实施例5以及对比例1-5的富锂液，其中实施例5得到的锂产品的纯度为99.6％，而对比例1-5的方法得到的锂产品的纯度≤95.4％。
73.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。