废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法与流程

本发明涉及废旧动力电池回收，具体涉及废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车行业的蓬勃发展，电动汽车的保有量也在逐年增长。随之而来的就是报废动力电池的回收问题。废旧三元锂电池中含有丰富的钴、镍、锰、锂等贵金属元素。这一部分贵金属元素的回收有着巨大商业价值，同时废旧电池的随意丢弃也会造成严峻的环境保护问题。废旧动力电池的回收的对于环境保护也有着巨大的实际意义。

2、锰作为废旧三元电池中含有的主要贵金属元素之一，目前从废旧三元锂电池中提取锰元素的技术主要朝着降低生产成本，提高产品纯度和收率的方向发展。

3、现有技术中从废旧三元锂电池中提取锰元素的技术以湿法提取为主，以p204为萃取剂进行萃取，但p204萃取剂的选择性较差，所得产品的纯度较低，需要经过一系列的后处理纯化操作，硫酸锰的回收提取工艺复杂。并且由于废旧三元锂电池中含有大量的粘结剂pvdf和一些乙炔黑，pvdf和乙炔黑覆盖在活性物质表面，在从废旧三元锂电池中回收锰元素时，阻碍提取溶液与电池材料的有效接触，从而降低提取效率，锰的回收率有待进一步提高。

4、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，用于解决现有技术中废旧三元锂电池回收制备的硫酸锰的纯度低，提纯工艺复杂和废旧三元锂电池中锰元素回收率有待进一步提高的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，包括以下步骤：

4、s1、将废旧三元锂电池正极材料加入到破碎机中，破碎成大小相对均匀的片状材料，热氧化处理得到热处理正极片；

5、s2、将热处理正极片、稀硫酸加入到三口烧瓶中，室温下，超声分散10-15min，保持超声分散状态，向三口烧瓶中滴加双氧水，滴加完毕，保持超声10-15min，后处理得到三元锂电池浸出液；

6、s3、将三元锂电池浸出液加入到三口烧瓶中搅拌，向三口烧瓶中加入0.2mol/l氢氧化钠溶液，调节体系ph＝3-3.5，向三口烧瓶中加入萃取液，室温下搅拌30-50min，后处理得到含锰提取液一；

7、s4、将含锰提取液一加入到三口烧瓶中搅拌，向三口烧瓶中加入洗涤剂，调节体系ph＝3.5-4，室温下搅拌20-30min，后处理得到含锰提取液二；

8、s5、将含锰提取液二加入到三口烧瓶中搅拌，向三口烧瓶中加入返萃液，调节体系ph＝0.5-1，室温下搅拌20-30min，后处理得到回收硫酸锰。

9、进一步的，步骤s1中热氧化处理操作包括：将破碎成片状的三元锂电池正极材料转移到马弗炉中，以20-30cm3/min的流速向马弗炉中通入空气，马弗炉温度以10℃/min速率升高至520-540℃，保温处理60-90min，降温至室温，得到热处理正极片。

10、进一步的，步骤s2中的稀硫酸的浓度为1-1.2mol/l，双氧水的质量浓度为30％，所述热处理正极片、稀硫酸与双氧水的用量比为1g:40ml:5ml，所述后处理操作包括：反应完成之后，抽滤，滤饼用稀硫酸淋洗后抽干，得到三元锂电池浸出液。

11、进一步的，步骤s3中萃取液由p204萃取剂、c272萃取剂和260#溶剂油按用量比20g:3g:77g组成。

12、进一步的，步骤s3中三元锂电池浸出液与萃取液的用量比为3ml:2ml，所述后处理操作包括：搅拌完成之后，静置分液，分去下层三元锂电池浸出液，得到含锰提取液一。

13、进一步的，步骤s4中洗涤剂为纯化水配置的1.5-2mol/l硫酸溶液，所述后处理操作包括：搅拌完成之后，静置分液，分去下层洗涤液，得到含锰提取液二。

14、进一步的，步骤s5中返萃液为纯化水配置的3-5mol/l的硫酸溶液，所述后处理操作包括：搅拌完成之后，静置分液，分去上层含锰提取液，得到硫酸锰萃取液，使用除油器将得到的硫酸锰萃取液除油蒸发结晶，得到回收硫酸锰。

15、本发明具备下述有益效果：

16、1、本发明的废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，通过高温对废旧三元锂电池正极材料进行处理，经过高温对破碎后的三元锂电池正极材料进行热氧化处理，将三元锂电池正极材料上的pvdf进行氧化分解的同时，除正极材料上的乙炔黑，使得三元锂电池正极材料上的金属材料尽可能的暴露，有利于提高三元锂电池正极材料中的金属的回收率。

17、2、本发明的废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，通过对p204萃取剂、c272萃取剂和260#溶剂油组成的萃取液的组成进行优化，提高了萃取液对三元锂电池浸出液中锰离子的选择性，并通过不同浓度的硫酸，对提取体系、洗涤体系和返萃体系的ph进行控制，在保证萃取率的前提下，萃取剂可以萃取到更少的杂质离子，从而省去后续的萃取剂提纯工序，简化硫酸锰的回收工艺，制备达到电池级要求的硫酸锰产品。

技术特征：

1.废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，其特征在于，步骤s1中热氧化处理操作包括：将破碎成片状的三元锂电池正极材料转移到马弗炉中，以20-30cm3/min的流速向马弗炉中通入空气，马弗炉温度以10℃/min速率升高至520-540℃，保温处理60-90min，降温至室温，得到热处理正极片。

3.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，其特征在于，步骤s2中的稀硫酸的浓度为1-1.2mol/l，双氧水的质量浓度为30％，所述热处理正极片、稀硫酸与双氧水的用量比为1g:40ml:5ml，所述后处理操作包括：反应完成之后，抽滤，滤饼用稀硫酸淋洗后抽干，得到三元锂电池浸出液。

4.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，其特征在于，步骤s3中萃取液由p204萃取剂、c272萃取剂和260#溶剂油按用量比20g:3g:77g组成。

5.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，其特征在于，步骤s3中三元锂电池浸出液与萃取液的用量比为3ml:2ml，所述后处理操作包括：搅拌完成之后，静置分液，分去下层三元锂电池浸出液，得到含锰提取液一。

6.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，其特征在于，步骤s4中洗涤剂为纯化水配置的1.5-2mol/l硫酸溶液，所述后处理操作包括：搅拌完成之后，静置分液，分去下层洗涤液，得到含锰提取液二。

7.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，其特征在于，步骤s5中返萃液为纯化水配置的3-5mol/l的硫酸溶液，所述后处理操作包括：搅拌完成之后，静置分液，分去上层含锰提取液，得到硫酸锰萃取液，使用除油器将得到的硫酸锰萃取液除油蒸发结晶，得到回收硫酸锰。

技术总结
本发明公开了废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，属于废旧动力电池回收技术领域。本发明用于解决现有技术中废旧三元锂电池回收制备的硫酸锰的纯度低，提纯工艺复杂和废旧三元锂电池中锰元素回收率有待进一步提高的技术问题，废旧三元锂电池浸出液中提取分离电池级硫酸锰的方法，包括以下步骤：将废旧三元锂电池正极材料加入到破碎机中，破碎成大小相对均匀的片状材料，热氧化处理得到热处理正极片；将热处理正极片、稀硫酸加入到三口烧瓶中，室温下，超声分散10‑15min。本发明不仅简化了从废旧三元锂电池中回收硫酸锰的工艺，提高了回收硫酸锰的纯度与废旧三元锂电池中锰元素的回收率。

技术研发人员：李旭阳,石俊峰,宫振宇,王辉,叶明刚,方治国,王振涛,张静
受保护的技术使用者：山东美多科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16