本發(fā)明屬于電池材料資源循環(huán)，主要涉及一種從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著高能量密度鋰離子電池的成熟和政策導(dǎo)向，全球新能源汽車市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，進(jìn)一步增加鋰離子電池退役規(guī)模，廢舊鋰離子電池回收問(wèn)題日趨嚴(yán)重。

2、目前用于生產(chǎn)鋰離子電池所需的鋰，主要從鹽湖鹵水和高品位的鋰礦中提取。鹽湖鹵水雖然儲(chǔ)量豐富，但提鋰需要消耗大量鹵水資源，且生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。鋰礦石如鋰云母和鋰輝石中鋰含量分別為3.84wt％和3.73wt％，從中提鋰對(duì)環(huán)境影響較大，開采和加工耗能較高。相比鹽湖鹵水和鋰礦石，廢舊鋰離子電池正極材料中鋰含量約為5-7wt％，提取能耗和污染也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上述兩種來(lái)源，因此從廢舊鋰離子電池提鋰具有重要意義。無(wú)論從環(huán)境保護(hù)和還是資源節(jié)約的角度來(lái)看，廢舊鋰離子電池的回收利用都是十分必要且急迫的。

3、目前廢舊鋰離子電池正極材料的回收方法主要為火法工藝與濕法工藝。火法工藝流程短、工藝簡(jiǎn)單，但是存在能耗高、空氣污染大及鋰回收率低等問(wèn)題；濕法工藝也存在流程長(zhǎng)、用水量大、鋰回收率低等問(wèn)題。近年來(lái)提出了氯化焙燒方法：比如，將正極材料與碳質(zhì)還原劑、氯化劑混合進(jìn)行無(wú)氧焙燒，再將焙燒產(chǎn)物加水?dāng)嚢柽^(guò)濾獲得濾液，濾液經(jīng)后處理獲得碳酸鋰，該方法使用金屬氯化物作為氯化劑可能引入金屬雜質(zhì)造成后續(xù)過(guò)渡金屬回收分離困難；再比如，將廢舊鋰電池渣與金屬氯化物混合在高溫下氯化焙燒，將濾渣中的氧化態(tài)鋰轉(zhuǎn)化為熔沸點(diǎn)較低的氯化鋰，使鋰以氯化鋰的形式蒸發(fā)出來(lái)達(dá)到選擇性提鋰的目的，該方法所需焙燒溫度高，能耗大。因此，需要采取一種有效的選擇性提鋰方法以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步擴(kuò)大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服傳統(tǒng)鋰電池正極材料中鋰回收方法的不足，本發(fā)明提供一種從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，目的是通過(guò)添加濃鹽酸并通入水蒸氣進(jìn)行焙燒的方式，實(shí)現(xiàn)廢舊正極材料中鋰的高效轉(zhuǎn)化，鋰轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘匿圎}，過(guò)渡金屬轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)氧化物，通過(guò)水浸實(shí)現(xiàn)選擇性提鋰。該方法操作簡(jiǎn)單、成本低、鋰元素回收率高、分離效果好。

2、為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，所述方法包括以下步驟：

3、s1、將廢舊鋰離子電池正極材料粉末與濃鹽酸混合均勻后進(jìn)行焙燒獲得焙燒產(chǎn)物；所述焙燒過(guò)程中通入水蒸氣；

4、s2、將所述焙燒產(chǎn)物進(jìn)行水浸，過(guò)濾獲得富鋰浸出液和浸出渣；

5、s3、將所述富鋰浸出液進(jìn)行濃縮、加堿、陳化后過(guò)濾得濾液，再向所述濾液中加入碳酸鈉經(jīng)后處理獲得碳酸鋰。

6、在可選的實(shí)施例中，在所述步驟s1之前，將所述廢舊鋰離子電池粉末進(jìn)行過(guò)篩，再于50～70℃條件下干燥20～30h。

7、在可選的實(shí)施例中，在所述步驟s1的焙燒過(guò)程中，所述水蒸氣的通入流量為10～200ml/min。

8、在可選的實(shí)施例中，所述焙燒過(guò)程為：以3～20℃/min的速率升溫至300～750℃后，保溫0.5～2.0h。

9、在可選的實(shí)施例中，所述廢舊鋰離子電池正極材料粉末中鋰與濃鹽酸中氯的摩爾比為1:10～3.0。

10、在可選的實(shí)施例中，所述步驟s2水浸過(guò)程中，所述焙燒產(chǎn)物與水的固液比為50～250g/l，水浸過(guò)程中以速度為100～800rpm進(jìn)行攪拌0.5～1.0h。

11、在可選的實(shí)施例中，所述步驟s3中，濃縮具體包括：將所述富鋰浸出液在溫度為80～95℃條件下蒸發(fā)濃縮至鋰的質(zhì)量濃度≥10g/l。

12、在可選的實(shí)施例中，所述步驟s3中，加堿至富鋰濃縮液的ph值為10～12，所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰中的一種或幾種，所述陳化時(shí)間為2～4h。

13、在可選的實(shí)施例中，所述富鋰浸出液中鋰與碳酸鈉的摩爾比為1:0.60～0.75。

14、在可選的實(shí)施例中，所述后處理過(guò)程包括蒸發(fā)結(jié)晶和洗滌晶體。所述蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程的溫度為80～95℃，蒸發(fā)濃縮至晶體析出；所述洗滌晶體采用溫度為90～100℃的水洗滌至少兩次。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

16、本發(fā)明中所述的焙燒，是鋰離子電池正極材料中的金屬元素與濃鹽酸反應(yīng)生成金屬氯化物，在高溫條件下并通入水蒸氣，金屬氯化物選擇性轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄月然嚭推渌^(guò)渡金屬氧化物，然后通過(guò)水浸實(shí)現(xiàn)鋰的分離，水浸液使用沉淀法進(jìn)一步制備碳酸鋰。本發(fā)明利用焙燒-水浸工藝從廢舊鋰離子電池正極材料中進(jìn)行選擇性提鋰，解決了傳統(tǒng)回收工藝鋰回收率及鋰產(chǎn)品純度較低的問(wèn)題；利用先氯化再水解的轉(zhuǎn)變工藝條件，引入了價(jià)格更加低廉的氯化劑，且焙燒后無(wú)雜質(zhì)金屬元素殘留，解決了傳統(tǒng)氯化焙燒工藝中氯化劑引入雜質(zhì)金屬的除雜問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，其特征在于，在所述步驟s1之前，將所述廢舊鋰離子電池粉末進(jìn)行過(guò)篩，再于50～70℃條件下干燥20～30h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，其特征在于，在所述步驟s1的焙燒過(guò)程中，所述水蒸氣的通入流量為10～200ml/min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，其特征在于，所述焙燒過(guò)程為：以3～20℃/min的速率升溫至300～750℃后，保溫0.5～2.0h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，其特征在于，所述廢舊鋰離子電池正極材料粉末中鋰與濃鹽酸中氯的摩爾比為1:1.0～5.0。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，其特征在于，所述步驟s2水浸過(guò)程中，所述焙燒產(chǎn)物與水的固液比為50～250g/l，水浸過(guò)程中以速度為100～800rpm進(jìn)行攪拌0.5～1.0h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，其特征在于，所述步驟s3中，濃縮過(guò)程具體包括：將所述富鋰浸出液在溫度為80～95℃條件下蒸發(fā)濃縮至鋰的質(zhì)量濃度≥10g/l。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，其特征在于，所述步驟s3中，加堿至富鋰濃縮液的ph值為10～12，所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰中的一種或幾種；所述陳化時(shí)間為2～4h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，其特征在于，所述富鋰浸出液中鋰與碳酸鈉的摩爾比為1:0.60～0.75。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法，其特征在于，所述后處理過(guò)程包括蒸發(fā)結(jié)晶和洗滌晶體；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電池材料資源循環(huán)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種從廢舊鋰離子電池正極材料中選擇性提鋰的方法。方法具體包括：將廢舊鋰離子電池正極材料粉末與濃鹽酸混合均勻后進(jìn)行焙燒獲得焙燒產(chǎn)物；所述焙燒過(guò)程中通入水蒸氣；將所述焙燒產(chǎn)物進(jìn)行水浸，過(guò)濾獲得富鋰浸出液和浸出渣；將所述富鋰浸出液進(jìn)行濃縮、加堿、陳化后過(guò)濾得濾液，再向所述濾液中加入碳酸鈉經(jīng)后處理獲得碳酸鋰。本發(fā)明方法鋰元素回收率高，碳酸鋰產(chǎn)品純度高，分離效果好，氯化劑價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛，無(wú)雜質(zhì)金屬元素殘留，工藝簡(jiǎn)單，成本低。

技術(shù)研發(fā)人員：范鑫銘,鐘菊芽,李國(guó)欽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南鈉能時(shí)代科技發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28