自90年代锂离子电池商品化以来,锂离子电池由于具有能量密度高、质量轻、电压高、使用寿命长及易于小型化、微型化等方面的优势,迅速被应用于手机、笔记本电脑和数码照相机等通讯和便携式数码产品等领域中。近年来,各国纷纷研发锂离子电池电动车等电动车,以缓解石油等能源危机和减少环境污染,锂离子电池因此开始进入动力电池领域,从废旧的钴和锰中至少一种锂电池正极材料含前驱体回收贵金属发展势头更加迅猛。随着锂离子电池的快速发展,出于成本和使用性能等多方面的需要考虑,锂离子电池正极材料也从单一的钴酸锂、锰酸锂向镍钴酸锂或镍锰酸锂二元材料、镍钴锰酸锂三元材料以及对以上材料掺杂改性得到的多元材料的方向发展。由于锂离子电池的需求使用量较大,产生的废旧锂离子电池量也较大,再加上钴、锰和镍等过渡金属都是比较稀少的资源,因此,对废旧的含Co和Mn中至少一种的锂离子电池正极材料或其前驱体进行回收处理具有重要意义,不但能使得正极或前驱体中镍、钴和锰等过渡金属能得到回收利用,而且能避免这些金属对环境造成污染。
目前,处理废旧的锂离子电池正极材料或其前驱体的方法有很多,如申请号为200810178835.0的中国专利文献公开了一种从含有Co、N1、Mn的锂电池渣中回收有价金属的方法,该方法通过将含有Co、Ni及Mn的Li酸金属盐的锂电池渣在250g/L以上的浓度的盐酸溶液中混合搅拌,分别使Co、Ni和Mn以98〜100%的浸出率浸出,对于浸出液,通过D2EHPA萃取剂在pH=2〜3溶剂萃取Mn,接着,通过PC88A萃取剂在pH=4〜5溶剂萃取Co,接着,通过PC88A萃取剂在pH=6〜7溶剂萃取Ni,最后回收水溶液中的Li。
上述方法采用盐酸,在搅拌的条件下,使含有Co、Ni及Mn的Li酸金属盐的锂电池渣在酸性条件下溶解,然后在萃取除杂后再回收利用Co、Ni和Mn等金属。但是,上述方法不但在操作过程中有氯气和氯化氢气体挥发,环境污染大,操作环境差、劳动条件恶劣,而且得到的镍钴锰氯化盐在重新制备成多元材料时,由于氯离子对不锈钢设备腐蚀严重,因此需要采用塑料设备,操作繁杂,同时氯根残留较多且不易去除,会影响烧结,进而对多元材料的性能产生不利影响。
[0005] 为了解决以上技术问题,本发明提供一种从废旧的含Co和Mn中至少一种的锂离子电池正极材料或其前驱体回收过渡金属的方法,该方法环境污染较小,劳动条件良好。
提供一种从废旧的含Co和Mn中至少一种的锂离子电池正极材料或其前驱体回收过渡金属的方法,包括以下步骤 :将废旧的含Co和Mn中至少一种的锂离子电池正极材料或其前驱体与水以及浓硫酸混合,得到混合液,所述浓硫酸在混合液中的浓度为5mol/L〜8.5mol/L ;
将所述步骤a)得到的混合液升温至95°C〜100°C,然后与水合肼、三乙醇胺和多元醇中任一种混合后进行反应,得到含Co和Mn中至少一种的过渡金属离子的溶液。
与现有技术相比,本发明将废旧的含Co和Mn中至少一种的锂离子电池正极材料或其前驱体、水与浓硫酸混合,得到混合液;将所述混合液加热至95°C〜100°C后,与水合肼、三乙醇胺和多元醇中任一种混合、反应,得到含Co和Mn中至少一种的过渡金属离子的溶液。本发明采用浓硫酸,其不易挥发,并能将废旧的含Co和Mn中至少一种的锂离子电池正极材料或其前驱体缓慢溶解,反应生成含有Li2+、Co2+、Mn2+、S042_的水溶液;同时,本发明采用水合肼、三乙醇胺或多元醇,具有一定的还原性,可以使Co、Mn从高价还原为+2价后再与硫酸反应,因此,本发明使用水合肼、三乙醇胺或多元醇可使上述不易进行的反应易于进行,加快反应速度,另外,也不会引入新的污染元素。本发明控制浓硫酸在混合液中的浓度为5mol/L〜8.5mol/L,并且采用先与浓硫酸混合、升温后再加水合肼、三乙醇胺或多元醇的加料次序,确保了水合肼、三乙醇胺或多元醇能正常发挥其还原作用,从而实现了本发明采用浓硫酸与水合肼、三乙醇胺和多元醇中任一种的体系,从废旧的含Co和Mn中至少一种的锂离子电池正极材料或其前驱体回收过渡金属,具有环境污染较小、劳动条件良好和不引入杂质等优点。