專利名稱：一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回收鋰的方法，特別涉及一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法。
背景技術(shù)：
目前，我國動力電池主要采用鎳氫電池和鋰離子電池兩種形式。鋰離子動力電池項(xiàng)目是行業(yè)新投資的重點(diǎn)，全球主要鋰離子動力電池生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開始投資布局，集中在 2009年 2010年投產(chǎn)，2009年我國鋰離子電池產(chǎn)量為18. 75億只(約37500噸)，按廢舊鋰離子電池平均含鈷量20%估算，含鈷總量約為7500噸。隨著產(chǎn)能的增加，預(yù)計(jì)2013年我國鋰離子電池產(chǎn)量將達(dá)到28. 6億只(約57200噸)，屆時(shí)，鋰離子動力電池資源化的鈷的產(chǎn)能將達(dá)到11440噸，即相當(dāng)于一座大型有色金屬礦山的開發(fā)。國內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)踐表明每生產(chǎn) 1噸原生有色金屬，平均需要開采70噸礦石，而利用再生有色金屬，能源節(jié)約85% 95%，生產(chǎn)成本降低50% 70%。由于廢舊動力電池自身所存在的危害和其富含有色金屬的價(jià)值受到了越來越多人的關(guān)注，鋰離子電池中的鈷、鎳、錳的回收已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化，但是對于鋰的回收目前所使用的方法存在工藝方案能耗高、成本高、經(jīng)濟(jì)效益不顯著、產(chǎn)業(yè)化價(jià)值不大等缺陷。如CN101921917A公開了一種從廢舊鋰電池回收有價(jià)金屬的方法，將放電后的廢舊鋰電池機(jī)械粉碎，高溫350°C 400°C煅燒，得到含鈷、銅和鋁的物料，加入含量為5% 10%的氫氧化鈉溶液，反應(yīng)2 3小時(shí)，對堿液過濾，洗滌，干燥得到含鈷、銅的物料，對含鈷、 銅的物料加入一定濃度的硫酸和Na2S2O3，攪拌溶解，加入萃取劑萃取銅，對萃取銅后的溶液加入萃取劑萃取鈷。該方法需要高溫煅燒，能耗高，極易造成二次污染。如CN1747224A公開的從廢舊的鋰離子電池中回收制備LixCoCO2的方法，將鋰電池的正極材料剪碎，泡在N-甲基-2-吡咯烷酮液體中，加熱分離出鈷酸鋰粉末。加入硝酸或鹽酸浸出Co2+和Li+離子，加入氨水沉使Co2+沉淀，同時(shí)加表面活性劑和LiOH調(diào)整Li+的濃度。得到懸浮液。最后過濾出懸浮液中的沉淀物并在600°C、0(TC的溫度下焙燒，得到 LixCoCO2粉體。該方法需要高溫焙燒能耗高，極易造成二次污染，同時(shí)，工藝中沒有除雜過程，產(chǎn)品雜質(zhì)多，品質(zhì)難以保證。又如CN101519726公開了一種直接焙燒處理廢舊鋰離子電池及回收有價(jià)金屬的方法，特別是針對以鈷酸鋰為正極材料的廢舊鋰離子電池的回收處理。首先在500 850°C 溫度下焙燒除去電池中有機(jī)隔膜材料和電極材料上的有機(jī)粘結(jié)劑，將經(jīng)過焙燒的電池材料破碎后與硫酸鈉(或硫酸鉀)、濃硫酸混合調(diào)漿，在電爐內(nèi)350 600°C溫度下進(jìn)行二次熱處理，使廢舊鋰離子電池中的鈷、銅和鋰等金屬轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苡谒牧蛩猁}，用水或稀硫酸溶液浸出后，再用有機(jī)萃取劑分別從浸出液中提取鈷、銅，并獲得銅和鈷產(chǎn)品。用碳酸鈉從脫除了鈷和銅的浸出液中沉淀金屬鋰后，浸出液再返回處理熱二次熱處理物料。該方法同樣存在能耗大，會造成二次污染等缺點(diǎn)。此外，現(xiàn)有的回收技術(shù)中，只針對單一類型的鋰電進(jìn)行回收，例如鈷酸鋰、錳酸鋰等，對其它正極材料并不適用，而且回收的鋰等元素，純度普遍較低，需要進(jìn)行復(fù)雜的后續(xù)處理才可以二次應(yīng)用，這也無形中增加了使用的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法，包括以下步驟 將鋰系動力電池粉碎，得到粉料；
在粉料中加入強(qiáng)堿溶液，溶解鋁及鋁的氧化物，過濾得濾泥；
將濾泥用硫酸溶液和雙氧水溶液的混合溶液浸出，得到浸出液；
在浸出液加入萃取液，萃取分離，取萃余液；
用堿液調(diào)節(jié)萃余液的pH為3. 0 8. 0，將萃余液中的雜質(zhì)沉淀；
在萃余液中加入水溶性氟鹽，將萃余液中的鈣和鎂沉淀，過濾得到鋰鹽溶液。強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的至少一種。所述的硫酸溶液的濃度為3 5mol/L。所述的雙氧水溶液的質(zhì)量濃度為30 50%。浸出的溫度為60 90°C。萃取液為水相和油相組成，在油相中，P204的體積百分含量為20 30%，余量為磺化煤油。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的回收方法適用于所有類型的鋰系動力電池，最后所得的產(chǎn)品為純度不低于97. 5%的高純碳酸鋰，可直接應(yīng)用于生產(chǎn)，回收處理過程中無高溫處理，能耗較低。
具體實(shí)施例方式一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法，包括以下步驟
1)將鋰系動力電池粉碎，篩分，得到粉料；
2)篩下的粉料放入容器，置于30 80°C的恒溫水浴，在粉料中加入質(zhì)量百分比為 10-30%的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液浸漬1 5小時(shí)，溶解鋁及鋁的氧化物，過濾得濾泥；
3)將濾泥用3 5mol/L的硫酸溶液和質(zhì)量濃度為30 50%的雙氧水溶液的混合溶液浸出，所加液體體積與濾泥固體質(zhì)量之比為4 6L :1kg，浸出溫度為60 90°C，浸出時(shí)間為1 4小時(shí)，最后得到浸出液；
4)在浸出液中加入萃取液(萃取液為油相與水相組成，水相與油相的體積比為4 1 1，油相中，P204的體積百分含量為20 30%，余量為磺化煤油)進(jìn)行3 15級逆流萃取， 控制pH為1 4，取萃余液；
5)用堿液調(diào)節(jié)萃余液的pH為3.0 8. 0，攪拌反應(yīng)1 2小時(shí)，除去濾渣；
6)在攪拌狀態(tài)下向除去濾渣的萃余液中加入固體氟化鈉至無沉淀生成，過濾除去沉淀物得到鋰溶液；
7)在攪拌狀態(tài)下向?yàn)V液中加入固體碳酸鈉(加入的固體碳酸鈉和步驟1)中的粉料的質(zhì)量比為0.3 0. 35:1)，得到高純碳酸鋰溶液，濃縮結(jié)晶，得到高純碳酸鋰，結(jié)晶后得到的高純碳酸鋰中Li2CO3的含量大于97. 5%，并且符合國家有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YS/T 582-2006對電池碳酸鋰中雜質(zhì)的要求。下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1
將廢舊鋰系動力電池，粉碎，并用80目的標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取篩下的粉料3kg放入容器，置于恒溫水浴，溫度設(shè)置50° C，加入質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鈉溶液12L，保持磁力攪拌，浸漬4小時(shí)。反應(yīng)完后過濾并用蒸餾水沖洗，得到濾泥，往慮泥中加入摩爾濃度為3. Omol/L的硫酸IOL和30%的雙氧水2L，保持60° C浸出2小時(shí)，過濾得到浸出液。配制萃取液20L， 萃取液中，水相和油相的體積比為4 1，油相中，P204的體積百分含量為25%，余量為磺化煤油，使用萃取液對浸出液進(jìn)行5級逆流萃取，控制pH值為4，得到萃余液。往萃余液中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)PH值為5. 0，攪拌反應(yīng)1小時(shí)后過濾除去濾渣。在攪拌狀態(tài)下往溶液中加入固體氟化鈉至無沉淀生成，過濾除去沉淀物。往濾液中加入固體碳酸鈉1kg，得到高純鋰溶液。經(jīng)過濃縮結(jié)晶，得到得到高純碳酸鋰，產(chǎn)品中Li2CO3的含量達(dá)99. 6%。實(shí)施例2:
取廢舊鋰系動力電池，粉碎，并用80目的標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取過篩后的料粉100g，加入質(zhì)量濃度為20%的氫氧化鈉溶液150ml，在80° C的條件下攪拌1小時(shí)，過濾得到濾泥，用蒸餾水沖洗數(shù)次。把濾泥置于500mL燒杯，加入摩爾濃度為4. Omol/L的硫酸溶液350ml，再加入40%的雙氧水100ml，在60° C環(huán)境下浸出1小時(shí)，過濾得到浸出液。使用1. 8L的萃取液(萃取液中，水相和油相的體積比為2 :1，油相的組成為體積百分含量為25%的P204和體積百分含量為75%的磺化煤油)對浸出液進(jìn)行5級逆流萃取，控制pH為1，得到萃余液，向其中加入氨水，控制PH值為6，在攪拌下反應(yīng)1小時(shí)后過濾除去沉淀物。再向?yàn)V液里加入固體氟化鈉直至無沉淀生成，過濾去掉沉淀物。再向?yàn)V液中加入固體碳酸鈉35g，經(jīng)過濃縮結(jié)晶，得到高純碳酸鋰，產(chǎn)品中Li2CO3的含量達(dá)99. 7%。實(shí)施例3
取廢舊鋰系動力電池，粉碎，并用80目的標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取過篩后的料粉200g，加入質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液600ml，在30° C的條件下攪拌5小時(shí)，過濾得到濾泥，用蒸餾水沖洗數(shù)次。把濾泥置于500mL燒杯，加入摩爾濃度為5. 0mol/L的硫酸溶液600ml，再加入50%的雙氧水200ml，在90° C環(huán)境下浸出1小時(shí)，過濾得到浸出液。使用3. 6L的萃取液(萃取液中，水相和油相的體積比為1 :1，油相的組成為體積百分含量為20%的P204和體積百分含量為80%的磺化煤油)對浸出液進(jìn)行3級逆流萃取，控制pH為3，得到萃余液，向其中加入氨水，控制PH值為7，在攪拌下反應(yīng)1小時(shí)后過濾除去沉淀物。再向?yàn)V液里加入固體氟化鈉直至無沉淀生成，過濾去掉沉淀物。再向?yàn)V液中加入固體碳酸鈉60g，經(jīng)過濃縮結(jié)晶，得到高純碳酸鋰，產(chǎn)品中Li2CO3的含量達(dá)99. 7%。實(shí)施例4:
取廢舊鋰系動力電池，粉碎，并用80目的標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，取過篩后的料粉500g，加入質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液750ml，在80° C的條件下攪拌2小時(shí)，過濾得到濾泥，用蒸餾水沖洗數(shù)次。把濾泥置于500mL燒杯，加入摩爾濃度為5. 0mol/L的硫酸溶液1500ml，再加入50%的雙氧水500ml，在70° C環(huán)境下浸出1小時(shí)，過濾得到浸出液。使用9L的萃取液
5(萃取液中，水相和油相的體積比為4 :1，油相的組成為體積百分含量為30%的P204和體積百分含量為70%的磺化煤油)對浸出液進(jìn)行15級逆流萃取，控制pH為3，得到萃余液，向其中加入氨水，控制PH值為8，在攪拌下反應(yīng)2小時(shí)后過濾除去沉淀物。再向?yàn)V液里加入固體氟化鈉直至無沉淀生成，過濾去掉沉淀物。再向?yàn)V液中加入固體碳酸鈉150g，經(jīng)過濃縮結(jié)晶，得到高純碳酸鋰，產(chǎn)品中Li2CO3的含量達(dá)99. 7%。
權(quán)利要求
1.一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法，包括以下步驟將鋰系動力電池粉碎，得到粉料；在粉料中加入強(qiáng)堿溶液，溶解鋁及鋁的氧化物，過濾得濾泥；將濾泥用硫酸溶液和雙氧水溶液的混合溶液浸出，得到浸出液；在浸出液加入萃取液，萃取分離，取萃余液；用堿液調(diào)節(jié)萃余液的pH為3. 0 8. 0，將萃余液中的雜質(zhì)沉淀；在萃余液中加入水溶性氟鹽，將萃余液中的鈣和鎂沉淀，過濾得到鋰鹽溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法，其特征在于強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法，其特征在于所述的硫酸溶液的濃度為3 5mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法，其特征在于所述的雙氧水溶液的質(zhì)量濃度為30 50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法，其特征在于浸出的溫度為60 90°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法，其特征在于萃取液為水相和油相組成，在油相中，P204的體積百分含量為20 30%，余量為磺化煤油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從電動汽車鋰系動力電池中回收鋰的方法，包括以下步驟將鋰系動力電池粉碎，得到粉料；在粉料中加入強(qiáng)堿溶液，溶解鋁及鋁的氧化物，過濾得濾泥；將濾泥用硫酸溶液和雙氧水溶液的混合溶液浸出，得到浸出液；在浸出液加入萃取液，萃取分離，取萃余液；用堿液調(diào)節(jié)萃余液的pH為3.0～8.0，將萃余液中的雜質(zhì)沉淀；在萃余液中加入水溶性氟鹽，將萃余液中的鈣和鎂沉淀，過濾得到鋰鹽溶液。本發(fā)明的回收方法適用于所有類型的鋰系動力電池，最后所得的產(chǎn)品為純度不低于97.5%的高純碳酸鋰，可直接應(yīng)用于生產(chǎn)，回收處理過程中無高溫處理，能耗較低。
文檔編號H01M10/54GK102244309SQ20111014769
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者仇健申, 余海軍, 劉更好, 李長東 申請人:佛山市邦普循環(huán)科技有限公司