一种从废旧NCM型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法

一种从废旧ncm型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法
技术领域
1.本发明涉及一种从废旧ncm型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法，属于废旧锂离子电池回收领域。


背景技术：

2.目前针对锂离子正极材料的回收主要是以传统的火法冶金和湿法冶金为主，其中涉及到大量的能源消耗或者强酸强碱使用，对环境造成污染。鉴于这种情况，近年来有不少学者研究了采用可降解的有机酸来对锂离子正极材料进行浸出回收，比如，有学者使用草酸、柠檬酸、琥珀酸等对正极材料进行浸出，但是由于有机酸本身酸性较弱，所以往往需要在较高的温度下长时间的反应，浸出率往往也偏低。


技术实现要素：

3.针对目前锂离子正极材料中浸出锂镍钴锰存在浸出效率低，浸出条件要求高等问题，本发明提供一种从废旧ncm型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法，即利用深共晶溶剂浸出废旧ncm型锂离子电池正极中的锂、镍、钴和锰，锂、镍、钴、锰的浸出率高达99％以上。
4.一种从废旧ncm型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法，具体步骤如下：
5.(1)将四乙基氯化铵和抗坏血酸溶加入去离子水，在温度30～90℃下搅拌至形成无色透明液体得到深共晶溶剂，其中深共晶溶剂含水量为30～60wt.％；
6.(2)将废旧ncm型锂离子电池正极加入到深共晶溶剂中，在温度30～90℃下搅拌浸出得到锂镍钴锰浸出液。
7.所述步骤(1)四乙基氯化铵和抗坏血酸的摩尔比为3:1～1:5。
8.所述步骤(2)废旧ncm型锂离子电池正极与深共晶溶剂的固液比为g:ml为1:50～200。
9.废旧ncm型锂离子电池正极中锂、镍、钴、锰的浸出率的计算公式
10.式中x代表浸出率，ci(g/l)代表浸出液中金属离子“i”的浓度,v代表浸出液的体积，mi(g)和wi分别代表原料质量和原料中金属i的质量百分比。
11.利用深共晶溶剂浸出废旧ncm型锂离子电池正极中的锂、镍、钴和锰的原理主要分为3步：(1)抗坏血酸释放出质子与正极材料中的氧结合，使得正极材料的层状结构破坏，同时生成水，释放出金属离子；(2)+3价的钴和+4价的锰被还原成+2价；(3)+2价的镍、钴、锰与氯阴离子形成金属络合物。
12.本发明的有益效果是：
13.(1)本发明利用深共晶溶剂浸出废旧ncm型锂离子电池正极中的锂、镍、钴和锰，避免了传统湿法回收中无机强酸/强碱和还原剂的使用，整个浸出过程易操作、流程短、时间短、浸出效率高，且四乙基氯化铵和抗坏血酸无毒可自然降解；
14.(2)本发明利用深共晶溶剂浸出废旧ncm型锂离子电池正极中的锂、镍、钴和锰，不
仅改善了湿法回收技术和火法回收技术回收锂有价金属的不足，其锂、镍、钴、锰的浸出率达99％以上。
具体实施方式
15.下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
16.实施例1：一种从废旧ncm型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法，具体步骤如下：
17.(1)将四乙基氯化铵和抗坏血酸溶加入去离子水中，在温度30℃下搅拌至形成无色透明液体得到深共晶溶剂，其中四乙基氯化铵和抗坏血酸的摩尔比为2:1，搅拌速度400r/min，深共晶溶剂含水量为60wt.％；
18.(2)将1g废旧ncm型(523型)锂离子电池正极加入到深共晶溶剂中，在温度60℃下搅拌浸出得到锂镍钴锰浸出液；其中废旧ncm型锂离子电池正极与深共晶溶剂的固液比为g:ml为1:100，搅拌速度800r/min；
19.浸出液用电感耦合等离子发射光谱仪测定锂的含量，经废旧ncm型锂离子电池正极中锂、镍、钴、锰的浸出率的计算公式
[0020][0021]
式中x代表浸出率，ci(g/l)代表浸出液中金属离子“i”的浓度,v代表浸出液的体积，mi(g)和wi分别代表原料质量和原料中金属i的质量百分比；浸出完成后过滤溶液，无肉眼可见的渣尘残留，实现了正极材料的完全浸出；
[0022]
计算出锂、镍、钴、锰的浸出率高达99.81％。
[0023]
实施例2：一种从废旧ncm型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法，具体步骤如下：
[0024]
(1)将四乙基氯化铵和抗坏血酸溶加入去离子水中，在温度60℃下搅拌至形成无色透明液体得到深共晶溶剂，其中四乙基氯化铵和抗坏血酸的摩尔比为3:1，搅拌速度500r/min，深共晶溶剂含水量为50wt.％；
[0025]
(2)将3g废旧ncm型(111型)锂离子电池正极加入到深共晶溶剂中，在温度70℃下搅拌浸出得到锂镍钴锰浸出液；其中废旧ncm型锂离子电池正极与深共晶溶剂的固液比为g:ml为1:150，搅拌速度600r/min；
[0026]
浸出液用电感耦合等离子发射光谱仪测定锂的含量，经废旧ncm型锂离子电池正极中锂、镍、钴、锰的浸出率的计算公式
[0027][0028]
式中x代表浸出率，ci(g/l)代表浸出液中金属离子“i”的浓度,v代表浸出液的体积，mi(g)和wi分别代表原料质量和原料中金属i的质量百分比；浸出完成后过滤溶液，无肉眼可见的渣尘残留，实现了正极材料的完全浸出；
[0029]
计算出锂、镍、钴、锰的浸出率高达99.94％。
[0030]
实施例3：一种从废旧ncm型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法，具体步骤如
下：
[0031]
(1)将四乙基氯化铵和抗坏血酸溶加入去离子水中，在温度80℃下搅拌至形成无色透明液体得到深共晶溶剂，其中搅拌速度600r/min，深共晶溶剂含水量为40wt.％；
[0032]
(2)将2g废旧ncm型(622型)锂离子电池正极加入到深共晶溶剂中，在温度80℃下搅拌浸出得到锂镍钴锰浸出液；其中四乙基氯化铵和抗坏血酸的摩尔比为1:2，废旧ncm型锂离子电池正极与深共晶溶剂的固液比为g:ml为1:180，搅拌速度1000r/min；
[0033]
浸出液用电感耦合等离子发射光谱仪测定锂的含量，经废旧ncm型锂离子电池正极中锂、镍、钴、锰的浸出率的计算公式
[0034][0035]
式中x代表浸出率，ci(g/l)代表浸出液中金属离子“i”的浓度,v代表浸出液的体积，mi(g)和wi分别代表原料质量和原料中金属i的质量百分比；浸出完成后过滤溶液，无肉眼可见的渣尘残留，实现了正极材料的完全浸出；
[0036]
计算出锂、镍、钴、锰的浸出率高达99.13％。
[0037]
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。


技术特征：
1.一种从废旧ncm型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将四乙基氯化铵和抗坏血酸溶加入去离子水，在温度30～90℃下搅拌至形成无色透明液体得到深共晶溶剂，其中深共晶溶剂含水量为30～60wt.％；(2)将废旧ncm型锂离子电池正极加入到深共晶溶剂中，在温度30～90℃下搅拌浸出得到锂镍钴锰浸出液。2.根据权利要求1所述从废旧ncm型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法，其特征在于：步骤(1)四乙基氯化铵和抗坏血酸的摩尔比为3:1～1:5。3.根据权利要求1所述从废旧ncm型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法，其特征在于：步骤(2)废旧ncm型锂离子电池正极与深共晶溶剂的固液比为g:ml为1:50～200。

技术总结
本发明涉及一种从废旧NCM型锂离子电池正极中浸出锂镍钴锰的方法，属于废旧锂离子电池回收技术领域。本发明将四乙基氯化铵和抗坏血酸溶加入去离子水，在温度30～90℃下搅拌至形成无色透明液体得到深共晶溶剂，其中深共晶溶剂含水量为30～60wt.％；将废旧NCM型锂离子电池正极加入到深共晶溶剂中，在温度30～90℃下搅拌浸出得到锂镍钴锰浸出液。本发明利用深共晶溶剂浸出废旧NCM型锂离子电池正极中的锂、镍、钴和锰，锂、镍、钴、锰的浸出率高达99％以上。上。


技术研发人员：张正富 张天伟
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/10/19