專利名稱：一種高效強(qiáng)化浸出廢棄鋰離子電池中金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高效強(qiáng)化浸出廢棄鋰離子電池中金屬的方法，屬于固體廢棄物處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈷酸鋰是目前最成熟的鋰電池正極材料，作為手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)，筆記本的電池的正極材料，在短時間內(nèi)，特別是在通訊電池領(lǐng)域具有不可取代的優(yōu)勢。中國是世界上鋰離子電池的最大生產(chǎn)國和消耗國。廢棄鋰離子電池中鈷和鋰等有價金屬含量比較高，并且鋰離子電池中含有鈷酸鋰、六氟磷酸鋰等化學(xué)物質(zhì)，會對環(huán)境造成危害。廢棄鋰離子電池正極材料是ー種含45-55%鈷、2-4%鋰的エ業(yè)垃圾品，因此回收廢棄鋰離子電池正極材料中的貴重稀 有金屬Co和Li對于減少環(huán)境污染和資源再生具有非常重要的意義，也具有相當(dāng)高的回收經(jīng)濟(jì)價值。目前回收鋰離子電池的方法有干法、濕法和生物浸出法等。干式法エ藝相對簡単，不足之處是能耗較高，電解質(zhì)溶液和電極中其他成分通過燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2或其他有害成分。目前研究和應(yīng)用較多的是濕法處理。濕法是以無機(jī)酸溶液將廢棄電池中的各有價成分浸出后，再以絡(luò)合交換法、堿煮-酸溶法、酸溶-萃取-沉淀法等加以回收。濕法所用酸為高濃度的鹽酸、硫酸或硝酸，溶液浸出溫度需要在60°C以上，浸出時間仍然需要一個小時以上才能完全浸出[詳見申勇峰，從廢鋰離子電池中回收鈷，有色金屬，2002,54(40 :69-70)]。生物浸出技術(shù)具有耗能少，成本低等明顯優(yōu)勢，但也存在浸出時間長(一般要6天以上)、金屬浸出率低的缺點(diǎn)[詳見 Debaraj Mishra 等,Bioleaching of metals from spent lithiumion secondary batteries using Acidithiobacillus ferrooxidans,Waste Management，2008,28 333 - 338] o

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種高效強(qiáng)化浸出廢棄鋰離子電池中金屬的方法，大幅度縮短鈷酸鋰浸出時間，大幅度提高鈷酸鋰的浸出效率，而且能耗低、基本無污染。本發(fā)明的技術(shù)方案方法為在稀酸浸出廢棄鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的溶液中加入硫酸亞鐵和施加直流電壓，從而可以大幅度縮短鈷酸鋰浸出時間，大幅度提高鈷酸鋰的浸出效率。酸為硫酸、鹽酸或硝酸，濃度為2 12%。硫酸亞鐵加入量不超過鈷酸鋰粉末的I. 55倍。外控直流電壓為0. 4^0. 7V，采用鐵電極做為陰極，石墨、鈦板或鉬做為陽極。鋰離子電池電極材料的處理，是將廢棄鋰離子電池除去外殼，對電池正極材料破碎至10(Γ200目左右，得電池粉末鈷酸鋰。將鈷酸鋰粉末加入稀酸溶液中，固液比控制不超過 1:10g/mLo浸出過程中攪拌轉(zhuǎn)速為20(T500r/min。
本發(fā)明的技術(shù)效果利用本發(fā)明可以大大減少酸的用量，常溫操作，在短時間內(nèi)就可使鈷酸鋰全部浸出。為廢棄鋰離子電池中有價金屬的回收提供了一種高效、節(jié)能、浸出效率高的技術(shù)方法。
具體實(shí)施例方式將廢棄鋰離子電池除去外殼，取出鋁箔，對電池正極材料破碎至10(Γ200目左右，得電池粉末鈷酸鋰。在200mL 10% (體積比)的硫酸溶液中加入4g鈷酸鋰粉末。然后加入3g硫酸亞鐵，接著通O. 7V的直流電壓，陰極為表面積為82cm2的鐵片，陽極為石墨片。攪拌器轉(zhuǎn)速為300r/min。則鈷酸鋰全部浸出只需要15分鐘。將廢棄鋰離子電池除去外殼，取出鋁箔，對電池正極材料破碎至10(Γ200目左右，得電池粉末鈷酸鋰。在稀酸溶液中加入鈷酸鋰粉末，固液比控制在不超過1:10g/mL。然后加入硫酸亞鐵，硫酸亞鐵加入量不超過鈷酸鋰粉末的I. 55倍。接著通直流電壓，電壓為 O. Γ0. 7V，采用鐵電極做為陰極，石墨、鈦板或鉬做為陽極。攪拌器轉(zhuǎn)速為20(T500r/min。
權(quán)利要求
1.一種高效強(qiáng)化浸出廢棄鋰離子電池中金屬的方法，其特征在于在稀酸浸出廢棄鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的溶液中加入硫酸亞鐵和施加直流電壓，從而可以大幅度縮短鈷酸鋰浸出時間，大幅度提高鈷酸鋰的浸出效率。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的高效強(qiáng)化浸出廢棄鋰離子電池中金屬的方法，其特征在于酸為硫酸、鹽酸或硝酸，濃度為2 12%。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的高效強(qiáng)化浸出廢棄鋰離子電池中金屬的方法，其特征是硫酸亞鐵加入量不超過鈷酸鋰粉末的I. 55倍。
4.4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的高效強(qiáng)化浸出廢棄鋰離子電池中金屬的方法，其特征在于外控直流電壓為0. 4^0. 7V，采用鐵電極做為陰極，石墨、鈦板或鉬做為陽極。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的高效強(qiáng)化浸出廢棄鋰離子電池中金屬的方法，其特征在于鋰離子電池電極材料的處理，是將廢棄鋰離子電池除去外殼，對電池正極材料破碎至10(T200目左右，得電池粉末鈷酸鋰，將鈷酸鋰粉末加入稀酸溶液中，固液比控制不超過1:10g/mL。
6.根據(jù)權(quán)利I要求所述的高效強(qiáng)化浸出廢棄鋰離子電池中金屬的方法，其特征在于浸出過程中攪拌轉(zhuǎn)速為20(T500r/min。
全文摘要
一種高效強(qiáng)化浸出廢棄鋰離子電池中金屬的方法，本發(fā)明通過在稀酸溶液中加入鈷酸鋰粉末，固液比控制在不超過1:10g/mL。然后加入硫酸亞鐵，硫酸亞鐵加入量不超過鈷酸鋰粉末的1.55倍。接著通直流電壓，電壓為0.4~0.7V，采用鐵電極做為陰極，石墨、鈦板或鉑做為陽極。攪拌器轉(zhuǎn)速為200~500r/min。和傳統(tǒng)酸浸相比，本方法可以大大減少酸的用量，常溫操作，可以大幅度縮短鈷酸鋰浸出時間，大幅度提高鈷酸鋰的浸出效率。為廢棄鋰離子電池中有價金屬的回收提供了一種高效、節(jié)能、浸出效率高的技術(shù)方法。
文檔編號C22B3/06GK102703705SQ201210167969
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者曾桂生, 李蕾, 薛山, 謝宇, 鄧孝榮, 駱安 申請人:南昌航空大學(xué)