一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法
【專利摘要】本發明公開了一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法。該方法主要包括廢舊鋰離子電池放電，拆解，焙燒，用硫酸和亞硫酸鈉在超聲波條件下浸出，硫化鈉沉淀除雜，草酸沉淀得草酸鈷，CO2沉淀得碳酸鋰，得到的草酸鈷和碳酸鋰焙燒得到鈷酸鋰粉末。采用本發明的方法，工藝簡單、有價金屬回收率高，廢舊鋰離子電池中的有價金屬回收率在98.5％以上。
【專利說明】
一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法
技術領域
[0001]本發明涉及廢舊電池材料回收技術領域，尤其涉及一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法。
【背景技術】
[0002]隨著電池產銷量的逐年增長，廢舊電池的回收和處理引起人們的極大關注。鋰離子電池廣泛應用在電動汽車、航天以及小型移動電子設備等領域，其平均使用時間在三年左右，因此，廢舊鋰離子電池回收處理受到普遍重視。
[0003]廢舊鋰離子電池回收過程大體分為:電池的前處理、活性物質與集流體的分離、有價金屬的回收與再利用等步驟。
[0004]廢舊鋰離子電池的回收利用研究主要集中于電池中正極活性物質的回收利用方法。一般來說，根據所采用的主要關鍵技術，可以將廢舊鋰離子電池的回收處理過程分為物理法、化學法和生物法這三類。
【發明內容】
[0005]本發明為了解決現有技術的問題，提供了一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法。該方法工藝簡單、有價金屬回收率高。
[0006]本發明所述的一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法，其特征在于，步驟如下:
(1)將廢舊鋰離子電池充分放電，拆解后得到正極，然后將其置于高溫爐中經熱處理去除粘結劑，高溫爐溫度為450?550°C，熱處理時間為0.5?Ih，剝離掉鋁片，分離碳粉，然后用破碎機破碎得到含鈷酸鋰的粉料；
(2)將步驟(I)得到的含鈷酸鋰的粉料用I?3mol/L的硫酸溶液和0.2?0.6mol/L的亞硫酸鈉溶液在超聲波條件下進行攪拌浸出，所采用的超聲波頻率為25?40kHz，超聲波功率為120?200W，浸出溫度為80?90°C，浸出時間為2?5h，攪拌速率為100?200r/min，其中，硫酸溶液和亞硫酸鈉溶液的體積比為I?3:1，過濾，得到含鈷鋰浸出液；
(3)將步驟(2)得到的含鈷鋰浸出液的pH值用NaOH溶液調節到4?6，加入硫化鈉沉淀浸出液中的銅、鎳和鋁，反應溫度為60?70°C，過濾，得到含鈷鋰溶液；
(4)向步驟(3)得到的含鈷鋰溶液中加入I?2.5mol/L的草酸溶液，過濾，得到含鋰溶液和草酸鈷沉淀物；
(5)向步驟(4)得到的含鋰溶液中通入CO2氣體，CO2氣體量為溶液中鋰沉淀完全所需理論量的1.1?1.5倍，過濾，得到碳酸鋰沉淀物；
(6)將步驟(4)中得到的草酸鈷沉淀物和步驟(5)中得到的碳酸鋰沉淀物干燥，混合，研磨均勻后，在820?840 °C下焙燒5?7h，得到鈷酸鋰粉末。
[0007]進一步，步驟(I)中高溫爐溫度為500°C，熱處理時間為lh。
[0008]進一步，步驟(2)中硫酸溶液濃度為2mo 1/L，亞硫酸鈉溶液濃度為0.5mol/L，浸出溫度為80°C，浸出時間為3h。
[0009]進一步，步驟(3沖將步驟(2)得到的含鈷鋰浸出液的pH值用NaOH調節到5。
[0010]進一步，步驟(4)中草酸溶液的濃度為2mol/L。
[0011]本發明為了提高鈷的浸出率，采用超聲波輔助浸出的方法來提高浸出效率。最后，草酸鈷和碳酸鋰直接反應制得鈷酸鋰粉末。工藝簡單、有價金屬回收率高。
[0012]采用了上述技術方案，廢舊鋰離子電池中的有價金屬回收率在98.5%以上。
【具體實施方式】
[0013]下面結合具體實例對本發明做出詳細說明。
[0014]實施例1:
一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法，步驟如下:
(1)將廢舊鋰離子電池充分放電，拆解后得到正極，然后將其置于高溫爐中經熱處理去除粘結劑，高溫爐溫度為450°c，熱處理時間為0.5h，剝離掉鋁片，分離碳粉，然后用破碎機破碎得到含鈷酸鋰的粉料；
(2)將步驟(I)得到的含鈷酸鋰的粉料用lmol/L的硫酸溶液和0.2mol/L的亞硫酸鈉溶液在超聲波條件下進行攪拌浸出，所采用的超聲波頻率為25kHz，超聲波功率為120W，浸出溫度為800C，浸出時間為2h，攪拌速率為100r/min，其中，硫酸溶液和亞硫酸鈉溶液的體積比為1:1，過濾，得到含鈷鋰浸出液；
(3)將步驟(2)得到的含鈷鋰浸出液的pH值用NaOH溶液調節到4，加入硫化鈉沉淀浸出液中的銅、鎳和鋁，反應溫度為60 V，過濾，得到含鈷鋰溶液；
(4)向步驟(3)得到的含鈷鋰溶液中加入lmol/L的草酸溶液，過濾，得到含鋰溶液和草酸鈷沉淀物；
(5)向步驟(4)得到的含鋰溶液中通入CO2氣體，CO2氣體量為溶液中鋰沉淀完全所需理論量的1.1倍，過濾，得到碳酸鋰沉淀物；
(6)將步驟(4)中得到的草酸鈷沉淀物和步驟(5)中得到的碳酸鋰沉淀物干燥，混合，研磨均勻后，在820 0C下焙燒5h，得到鈷酸鋰粉末。
[0015]實施例2:
一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法，步驟如下:
(1)將廢舊鋰離子電池充分放電，拆解后得到正極，然后將其置于高溫爐中經熱處理去除粘結劑，高溫爐溫度為550°C，熱處理時間為Ih，剝離掉鋁片，分離碳粉，然后用破碎機破碎得到含鈷酸鋰的粉料；
(2)將步驟(I)得到的含鈷酸鋰的粉料用3mol/L的硫酸溶液和0.6mol/L的亞硫酸鈉溶液在超聲波條件下進行攪拌浸出，所采用的超聲波頻率為40kHz，超聲波功率為200W，浸出溫度為900C，浸出時間為5h，攪拌速率為200r/min，其中，硫酸溶液和亞硫酸鈉溶液的體積比為3:1，過濾，得到含鈷鋰浸出液；
(3 )將步驟(2 )得到的含鈷鋰浸出液的pH值用NaOH溶液調節到6，加入硫化鈉沉淀浸出液中的銅、鎳和鋁，反應溫度為70 V，過濾，得到含鈷鋰溶液；
(4)向步驟(3)得到的含鈷鋰溶液中加入2.5mol/L的草酸溶液，過濾，得到含鋰溶液和草酸鈷沉淀物； (5)向步驟(4)得到的含鋰溶液中通入CO2氣體，CO2氣體量為溶液中鋰沉淀完全所需理論量的1.5倍，過濾，得到碳酸鋰沉淀物；
(6)將步驟(4)中得到的草酸鈷沉淀物和步驟(5)中得到的碳酸鋰沉淀物干燥，混合，研磨均勻后，在840 0C下焙燒7h，得到鈷酸鋰粉末。
[0016]實施例3:
一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法，步驟如下:
(1)將廢舊鋰離子電池充分放電，拆解后得到正極，然后將其置于高溫爐中經熱處理去除粘結劑，高溫爐溫度為500°C，熱處理時間為0.8h，剝離掉鋁片，分離碳粉，然后用破碎機破碎得到含鈷酸鋰的粉料；
(2)將步驟(I)得到的含鈷酸鋰的粉料用2mol/L的硫酸溶液和0.4mol/L的亞硫酸鈉溶液在超聲波條件下進行攪拌浸出，所采用的超聲波頻率為30kHz，超聲波功率為150W，浸出溫度為85°C，浸出時間為3h，攪拌速率為150r/min，其中，硫酸溶液和亞硫酸鈉溶液的體積比為2:1，過濾，得到含鈷鋰浸出液；
(3)將步驟(2)得到的含鈷鋰浸出液的pH值用NaOH溶液調節到5，加入硫化鈉沉淀浸出液中的銅、鎳和鋁，反應溫度為65°C，過濾，得到含鈷鋰溶液；
(4)向步驟(3)得到的含鈷鋰溶液中加入2mol/L的草酸溶液，過濾，得到含鋰溶液和草酸鈷沉淀物；
(5)向步驟(4)得到的含鋰溶液中通入CO2氣體，CO2氣體量為溶液中鋰沉淀完全所需理論量的1.3倍，過濾，得到碳酸鋰沉淀物；
(6)將步驟(4)中得到的草酸鈷沉淀物和步驟(5)中得到的碳酸鋰沉淀物干燥，混合，研磨均勻后，在830 0C下焙燒6h，得到鈷酸鋰粉末。
[0017]實施例4:
一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法，步驟如下:
(1)將廢舊鋰離子電池充分放電，拆解后得到正極，然后將其置于高溫爐中經熱處理去除粘結劑，高溫爐溫度為500°C，熱處理時間為lh，剝離掉鋁片，分離碳粉，然后用破碎機破碎得到含鈷酸鋰的粉料；
(2)將步驟(I)得到的含鈷酸鋰的粉料用2mol/L的硫酸溶液和0.5mol/L的亞硫酸鈉溶液在超聲波條件下進行攪拌浸出，所采用的超聲波頻率為30kHz，超聲波功率為180W，浸出溫度為800C，浸出時間為3h，攪拌速率為180r/min，其中，硫酸溶液和亞硫酸鈉溶液的體積比為3:1，過濾，得到含鈷鋰浸出液；
(3)將步驟(2)得到的含鈷鋰浸出液的pH值用NaOH溶液調節到5，加入硫化鈉沉淀浸出液中的銅、鎳和鋁，反應溫度為70 V，過濾，得到含鈷鋰溶液；
(4)向步驟(3)得到的含鈷鋰溶液中加入2mol/L的草酸溶液，過濾，得到含鋰溶液和草酸鈷沉淀物；
(5)向步驟(4)得到的含鋰溶液中通入CO2氣體，CO2氣體量為溶液中鋰沉淀完全所需理論量的1.4倍，過濾，得到碳酸鋰沉淀物；
(6)將步驟(4)中得到的草酸鈷沉淀物和步驟(5)中得到的碳酸鋰沉淀物干燥，混合，研磨均勻后，在830 0C下焙燒7h，得到鈷酸鋰粉末。
【主權項】
1.一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法，其特征在于，步驟如下: (1)將廢舊鋰離子電池充分放電，拆解后得到正極，然后將其置于高溫爐中經熱處理去除粘結劑，高溫爐溫度為450?550°C，熱處理時間為0.5?Ih，剝離掉鋁片，分離碳粉，然后用破碎機破碎得到含鈷酸鋰的粉料； (2)將步驟(I)得到的含鈷酸鋰的粉料用I?3mol/L的硫酸溶液和0.2?0.6mol/L的亞硫酸鈉溶液在超聲波條件下進行攪拌浸出，所采用的超聲波頻率為25?40kHz，超聲波功率為120?200W，浸出溫度為80?90°C，浸出時間為2?5h，攪拌速率為100?200r/min，其中，硫酸溶液和亞硫酸鈉溶液的體積比為I?3:1，過濾，得到含鈷鋰浸出液； (3)將步驟(2)得到的含鈷鋰浸出液的pH值用NaOH溶液調節到4?6，加入硫化鈉沉淀浸出液中的銅、鎳和鋁，反應溫度為60?70°C，過濾，得到含鈷鋰溶液； (4)向步驟(3)得到的含鈷鋰溶液中加入I?2.5mol/L的草酸溶液，過濾，得到含鋰溶液和草酸鈷沉淀物； (5)向步驟(4)得到的含鋰溶液中通入⑶2氣體，CO2氣體量為溶液中鋰沉淀完全所需理論量的1.1?1.5倍，過濾，得到碳酸鋰沉淀物； (6)將步驟(4)中得到的草酸鈷沉淀物和步驟(5)中得到的碳酸鋰沉淀物干燥，混合，研磨均勻后，在820?840 °C下焙燒5?7h，得到鈷酸鋰粉末。2.如權利要求1所述的一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法，其特征在于，步驟(I)中高溫爐溫度為500°C，熱處理時間為Ih。3.如權利要求1所述的一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法，其特征在于，步驟(2 )中硫酸溶液濃度為2moI/L，亞硫酸鈉溶液濃度為0.5moI/L，浸出溫度為80 °C，浸出時間為3h。4.如權利要求1所述的一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法，其特征在于，步驟(3)中將步驟(2)得到的含鈷鋰浸出液的pH值用NaOH調節到5。5.如權利要求1所述的一種從廢舊鋰離子電池中回收鈷酸鋰的方法，其特征在于，步驟(4)中草酸溶液的濃度為2mol/L。
【文檔編號】H01M10/54GK105907977SQ201610533309
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月8日
【發明人】陳召勇, 朱華麗
【申請人】長沙理工大學