一种基于DRT的从退役电池粉中高效回收锂的方法及其应用与流程

本公开涉及退役电池回收，具体而言，涉及一种基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法及其应用。

背景技术：

1、随着新能源电动汽车的快速发展，锂电池原料碳酸锂和氢氧化锂需求不断扩大，使得锂资源的提取和回收发展进入快车道。而受到全球锂资源分布不均影响，可开采储量限制，使得锂回收受到广泛的关注，尤以退役锂离子电池回收首当其冲。

2、退役锂离子电池回收主要分为火法冶金和湿法冶金两大类方法。火法冶金直接采用高温处理方法提取电极中的金属或金属氧化物，湿法冶金则是先拆解电池外壳，破碎、筛分后获取电极材料，正极粉末用酸浸出，金属以离子形式进入浸出液中，然后通过沉淀分离、溶剂萃取、电沉积、离子交换等方法逐一分离有价金属，得到单一金属产品或金属化合物。

3、中国专利申请cn106129511a采用含碳还原剂诸如褐煤、烟煤和无烟煤的一种或混合物与锂离子电池正极材料混合，在高温下进行还原焙烧，焙烧产物水浸通入co2，碳化得到lihco3溶液，但是该方法得到的锂提取率仅90％-91％。

4、中国专利申请cn111206154a通过萃取工艺分离浸出液中镍钴锰锂，以废旧三元电池材料的浸出液为原料，所述浸出液中含有镍、钴、锰、锂等金属离子，采用新型萃取体系，依次选择性萃取分离镍、钴、锰和锂有价金属，锂在最后的尾液中被回收，在前处理过程中，随着镍钴锰的去除，会有不少锂损失，不利于实现锂的资源化利用。

5、综上，目前对退役锂离子电池的处理及对浸出液的后处理除杂方式均存在诸多不足。因此亟待开发一种低能耗、工序简单、高效提取退役锂离子电池中锂的方法。

6、鉴于此，特提出本公开。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法及其应用。

2、本公开是这样实现的：

3、第一方面，本公开提供一种基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其包括：将退役电池粉、碳还原剂和含稀土离子或碱土离子的a位反应料混合，进行还原焙烧，形成含有钙钛矿型氧化物abo3的还原电池粉；

4、将所述还原电池粉在水溶液中与二氧化碳进行碳化浸出，得到浸出料；

5、将所述浸出料进行固液分离，对滤液进行除杂和热解得到电池级碳酸锂。

6、在可选的实施方式中，所述a位反应料包括稀土氧化物、稀土硝酸盐、碱土金属氧化物和碱土金属硝酸盐中的一种或多种的组合。

7、在可选的实施方式中，所述稀土氧化物和所述稀土硝酸盐中的稀土分别独立的选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的一种或多种的组合。

8、在可选的实施方式中，所述碱土金属氧化物和碱土金属硝酸盐中的碱土金属分别独立的选自铍、镁、钙、锶、钡和镭中的一种或多种的组合。

9、在可选的实施方式中，所述a位反应料包括氧化镧、硝酸镧、氧化铈、硝酸铈、氧化钙和硝酸钙中的一种或多种的组合。

10、在可选的实施方式中，对所述退役电池粉中的镍、钴、锰的含量进行检测，所述a位反应料与所述退役电池粉中镍、钴和锰的总含量的摩尔比为0.5-1：0.5-1。

11、在可选的实施方式中，所述碳还原剂的用量为所述退役电池粉质量的10％-50％。

12、在可选的实施方式中，所述碳还原剂包括无机碳和有机碳中的一种或多种的组合。

13、在可选的实施方式中，所述无机碳包括石墨、炭黑、一氧化碳、褐煤、烟煤和无烟煤中的一种或多种的组合。

14、在可选的实施方式中，所述有机碳包括木屑、葡萄糖、兰炭、化工焦和冶金焦中的一种或多种的组合。

15、在可选的实施方式中，所述退役电池粉包括含镍、钴、锰中的至少一种元素的锂电池。

16、在可选的实施方式中，所述退役电池粉包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴二元锂电池和镍钴锰三元锂电池中的任一种或者多种。

17、在可选的实施方式中，所述还原焙烧的温度为900-1200℃，焙烧时间为2-8h。

18、在可选的实施方式中，所述还原焙烧的温度为1100-1200℃，焙烧时间为2-4h。

19、在可选的实施方式中，所述还原电池粉与所述水的固液比为1：3-10。

20、在可选的实施方式中，所述二氧化碳的通入流量为0.1l/min-5l/min。

21、在可选的实施方式中，所述碳化浸出的时间为1-3h。

22、在可选的实施方式中，所述除杂包括采用树脂对所述滤液进行精制除杂。

23、在可选的实施方式中，所述树脂为氨基羧酸螯合树脂和氨基磷酸螯合树脂中的至少一种。

24、在可选的实施方式中，所述树脂包括ch-90na螯合树脂、lx92、d402和ls500中的任一种。

25、在可选的实施方式中，所述热解的温度为60-95℃，热解时间为1-5h。

26、第二方面，本公开提供如前述实施方式所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法在退役锂离子电池的回收中的应用。

27、本公开具有以下有益效果：

28、本公开提供的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其通过以退役电池粉、碳还原剂和含稀土离子或碱土离子的a位反应料作为原料进行还原焙烧，在还原过程中锂以碳酸锂形式析出，镍钴锰以氧化物或金属单质析出，随后析出的过渡金属氧化物与a位反应料在高温焙烧下形成钙钛矿型氧化物(abo3)，钙钛矿型氧化物混杂在碳酸锂中形成固相的还原电池粉，随后对还原电池粉进行加水碳化，碳酸锂与碳酸反应形成碳酸氢锂，而钙钛矿型氧化物可固定二氧化碳使得碳化反应更为充分，并且，钙钛矿型氧化物结构比较稳定，可以减少加水通入二氧化碳后进行碳化过程中的重金属元素溶出，进而可以降低镍钴锰金属浸出，得到较纯的碳酸氢锂溶液，后续仅需对碳酸氢锂简单除杂便可热解得到电池级碳酸锂。本公开采用还原电池粉过程合成的钙钛矿型氧化物与碳化浸出耦合协同，为实现高选择性提锂提供了一种新工艺，有效助力退役锂离子电池锂回收进程。上述基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法可以广泛应用于退役锂离子电池的回收中。

技术特征：

1.一种基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，其包括：将退役电池粉、碳还原剂和含稀土离子或碱土离子的a位反应料混合，进行还原焙烧，形成含有钙钛矿型氧化物abo3的还原电池粉；

2.根据权利要求1所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述a位反应料包括稀土氧化物、稀土硝酸盐、碱土金属氧化物和碱土金属硝酸盐中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求2所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述稀土氧化物和所述稀土硝酸盐中的稀土分别独立的选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求2-3任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述碱土金属氧化物和碱土金属硝酸盐中的碱土金属分别独立的选自铍、镁、钙、锶、钡和镭中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述a位反应料包括氧化镧、硝酸镧、氧化铈、硝酸铈、氧化钙和硝酸钙中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，对所述退役电池粉中的镍、钴、锰的含量进行检测，所述a位反应料与所述退役电池粉中镍、钴和锰的总含量的摩尔比为0.5-1：0.5-1。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述碳还原剂的用量为所述退役电池粉质量的10％-50％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述碳还原剂包括无机碳和有机碳中的一种或多种的组合。

9.根据权利要求8所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述无机碳包括石墨、炭黑、一氧化碳、褐煤、烟煤和无烟煤中的一种或多种的组合。

10.根据权利要求8-9任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述有机碳包括木屑、葡萄糖、兰炭、化工焦和冶金焦中的一种或多种的组合。

11.根据权利要求1-10任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述退役电池粉包括含镍、钴、锰中的至少一种元素的锂电池。

12.根据权利要求11所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述退役电池粉包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴二元锂电池和镍钴锰三元锂电池中的任一种或者多种。

13.根据权利要求1-12任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述还原焙烧的温度为900-1200℃，焙烧时间为2-8h。

14.根据权利要求1-13任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述还原焙烧的温度为1100-1200℃，焙烧时间为2-4h。

15.根据权利要求1-14任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述还原电池粉与所述水的固液比为1：3-10。

16.根据权利要求1-15任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述二氧化碳的通入流量为0.1l/min-5l/min。

17.根据权利要求1-16任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述碳化浸出的时间为1-3h。

18.根据权利要求1-17任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述除杂包括采用树脂对所述滤液进行精制除杂。

19.根据权利要求18所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述树脂为氨基羧酸螯合树脂和氨基磷酸螯合树脂中的至少一种。

20.根据权利要求18所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述树脂包括ch-90na螯合树脂、lx92、d402和ls500中的任一种。

21.根据权利要求1-20任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法，其特征在于，所述热解的温度为60-95℃，热解时间为1-5h。

22.如权利要求1-21任一项所述的基于drt的从退役电池粉中高效回收锂的方法在退役锂离子电池的回收中的应用。

技术总结
本公开公开了一种基于DRT的从退役电池粉中高效回收锂的方法及其应用，涉及退役电池回收技术领域。该方法包括将退役电池粉、碳还原剂和含稀土离子或碱土离子的A位反应料混合，进行还原焙烧，形成含有钙钛矿型氧化物ABO<subgt;3</subgt;的还原电池粉；将还原电池粉与水混合，并通入二氧化碳进行碳化浸出，得到浸出料；将浸出料进行固液分离，其中，滤液中含有碳酸氢锂，对滤液进行除杂和热解得到电池级碳酸锂。本公开采用还原电池粉过程合成钙钛矿型氧化物与碳化浸出耦合协同，可固定二氧化碳使得碳化反应更为充分，并降低镍钴锰金属浸出，得到较纯锂溶液，后续仅需简单除杂便可热解得到电池级碳酸锂。

技术研发人员：廖雪娟,阮丁山,乔延超,李长东
受保护的技术使用者：广东邦普循环科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12