一种电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法

本发明属于化学/材料，具体涉及一种电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法。

背景技术：

1、目前，回收分离再生是目前最常见的回收工艺，包括物理处理技术、火法冶金和湿法冶金等。物理处理技术用于利用每种组分的物理性质差异，例如疏水性、密度、粒度、磁性等，来实现不同金属、金属和非金属的分离。火法冶金是目前可用于加工和回收金属部件的最实用的冶金方法。它的优点是不需要预处理，处理能力巨大，周期短，较为成熟。但火法冶金工艺对环境造成污染较大且能耗高。湿法冶金是通过浸出使金属转化为离子形式，然后通过沉淀、溶剂萃取、电解沉积和其他技术回收。湿法工艺具有高金属回收率和商品附加值的特点，但浸出剂污染环境且无法实现选择性浸出。因此，提出一种高效率低污染的回收正极材料方式迫在眉睫。

2、鉴于上述因素，本发明特别设计一种电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，对设备要求低，操作简单，成本低，无污染，能有效的实现铝箔与正极粉末剥离以及锂离子选择性高回收。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：一种电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，采用滚镀槽作为电解回收装置，将正极材料作为负极施加低电压，低电压分离废旧正极材料中铝箔与正极粉末，实现铝箔与正极粉末剥离且高选择性回收锂；

3、其中，锂离子单独浸出，其他有价金属浸出不超过0.5％，铝箔未溶解。

4、电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，包括以下步骤：

5、(1)使用滚镀槽作为电解装置，将滚镀槽采用惰性导电金属制作；

6、(2)在滚镀槽中添加电解质溶液；

7、(3)施加电压，通过低电压分离废旧正极材料中铝箔与正极粉末；

8、(4)滚镀槽滚动转动的频率小于8r/min，电解液温度为室温。

9、进一步地，在步骤(1)中采用滚镀槽作为电解装置，并使用钛金属作为电极。

10、进一步地，在步骤(2)所述电解液为硫酸铵、甲酸铵、乙酸铵含铵盐中的任意一种，且浓度为0.1mol/l～3mol/l。

11、进一步地，在步骤(3)中施加0.1-3v电压，施加时间20-50min。

12、进一步地，步骤(4)中的反应温度对实验浸出无影响，室温即可。

13、电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，包括以下步骤：

14、(1)电解质溶液：硫酸铵3mo l/l；

15、(2)将电解质溶液加入滚镀槽中，使用滚镀槽作为电解装置，将滚镀槽采用钛金属作为电极，向并滚镀槽中加入废旧三元极片，滚镀槽开始工作，转速为7r/min，温度为30℃，电压为1.7v，23min，通过以上操作，锂离子浸出率为99.7％，铝离子浸出率0％，镍离子浸出率0.07％，钴离子的浸出率0％，锰离子浸出率0.33％。

16、一种电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂方法的应用，利用电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂，后续经分离沉淀经煅烧后可以重新得到活性正极材料。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果：

18、本发明低电压分离废旧正极材料中铝箔与正极粉末，实现了锂离子单独浸出，其他有价金属浸出不超过0.5％，铝箔未溶解，有效的实现铝与废旧正极片的分离，为后续制备高纯锂产品创造了条件。

19、本发明使用滚镀槽电解使锂离子溶出导致正极材料结构破坏与铝箔粘附不牢，同时滚动导致废极片相互碰撞进而导致正极材料与铝箔分离。同时，滚镀槽适宜破碎成任何规格大小的废旧极片，原料来源广泛；该方法对设备要求低，操作简单，成本低，能有效的实现铝箔与正极粉末剥离且锂离子选择性高回收。

20、本发明首次滚镀槽作为电解回收装置，将正极材料作为负极施加低电压，实现铝箔与正极粉末剥离且高选择性回收锂。

21、本发明的电解质溶液经过处理后可以重复使用，减少了环境污染并降低生产成本，本发明为回收正极材料中锂离子及分离活性材料和铝箔提供了一种新颖有效的途径。

技术特征：

1.一种电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，其特征在于：采用滚镀槽作为电解回收装置，将正极材料作为负极施加低电压，低电压分离废旧正极材料中铝箔与正极粉末，实现铝箔与正极粉末剥离且高选择性回收锂；

2.根据权利要求1所述的电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，其特征在于，在步骤(1)中采用滚镀槽作为电解装置，并使用钛金属作为电极。

4.根据权利要求3所述的电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，其特征在于，在步骤(2)所述电解液为硫酸铵、甲酸铵、乙酸铵含铵盐中的任意一种，且浓度为0.1mol/l～3mol/l。

5.根据权利要求4所述的电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，其特征在于，在步骤(3)中施加0.1-3v电压，施加时间20-50min。

6.根据权利要求2所述的电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，其特征在于，步骤(4)中的反应温度对实验浸出无影响，室温即可。

7.根据权利要求2所述的电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求2所述的电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂方法的应用，其特征在于，利用权利要求1-8任意一项所述的电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂方法经煅烧后得到活性材料。

技术总结
本发明公开了一种电解分离废旧三元正极材料中活性材料与铝箔并回收锂的方法，该方法在滚镀槽中加入铵盐电解液，将废旧三元极片加入滚镀槽中，施加电压，使三元材料中的锂离子从结构中脱出，进入电解质溶液中形成富锂溶液，而正极材料从铝箔上完全剥离，在富锂溶液中加入碳酸盐使锂沉淀为碳酸锂，重新被利用，电解液重新回到滚镀槽中继续进行电解；正极材料与铝箔通过重选筛分的方法进行分离别进行回收。本方法实现废旧三元极片中铝箔与活性物质分离，极大的降低后续回收有价金属中铝的分离难度，为后续经济高效制备高纯碳酸锂和三元正极材料创造了条件。与现有技术相比，该方法大大降低了试剂成本，缩短了工艺流程，减少了对环境的影响。

技术研发人员：李金辉,王燕,徐志峰,王瑞祥,欧阳剑,张艳红
受保护的技术使用者：江西理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5