一种电池黑粉料处理方法

技术领域

本发明涉及电池回收技术领域，特别涉及一种电池黑粉料处理方法。

背景技术

近年来，随着电动汽车等新能源产业的发展，电池需求量不断增多，锂离子电池循环性能好、比容量高、安全性好，广泛用于各种电子产品、电动汽车和航空航天等领域，其需求率呈爆发性增长。

随着锂离子电池的广泛应用，其失效后的如何回收和循环利用成为社会日渐关注的新话题。目前废旧锂离子电池回收过程中，再经过分选步骤后得到的黑色混合物，一般称为“黑粉料”。黑粉料是废旧锂离子电池整体破碎后，经过前处理得到的，这样必然导致黑粉料可再利用的石墨以及有价金属。为了资源循环利用和行业可持续发展，应对锂电池中的石墨以及钴镍锰有价金属进行回收。

现有的回收技术手段较难实现在正极材料回收的前提下，同时能回收利用石墨。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种电池黑粉料处理方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

一种电池黑粉料处理方法，包括以下步骤：

步骤S1，将废旧电池进行初步的预处理，采用有机溶剂溶解法得到电池黑粉料；

步骤S2，将黑粉料溶解在溶液中制成浆料，对浆料进行酸浸，浸出渣为回收的石墨，得到的浸出液含镍、钴正极材料金属；

步骤S3，将浸出得到的正极材料采用溶剂萃取的方法逐一分离不同金属。

其中，所述步骤S1中，预处理为将废旧锂离子电池的外壳、铝 箔、铜箔和负极极粉石墨与正极极粉分开，脱除有机物，降低金属元素浸出分离和材料再生的难度和成本。

其中，所述步骤S1中，采用的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基酰胺。

其中，所述步骤S2中，酸浸为用酸性溶剂将废料中的有价金属组分浸出到溶液中，采用的酸液为盐酸或硫酸，浓度为2-6M。

其中，所述步骤S2中，采用的酸液为盐酸时，回收浸出滤渣石墨，浸出液含钴、镍、锰。

其中，所述步骤S3中，萃取剂选用二-(2-已基己基)磷酸、P204、P507、次膦酸中的一种或多种。

其中，所述步骤S3中，溶剂萃取过程为：选择P204、P507与次膦酸为萃取剂，采用P507萃取回收浸出液中的钴元素，接着，调节萃余剂液pH值至2，次膦酸为萃取剂萃取镍，而后，再次调节萃余液pH值至2，利用P204萃取锰。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种电池黑粉料处理方法，该方法有效分离回收电池的正负极材料。回收的石墨具有一定的电化学性能，通过萃取的方法实现镍钴锰有价金属的高含量回收。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1

如图1所示，一种电池黑粉料处理方法，包括以下步骤：

步骤S1，将废旧电池进行初步的预处理，采用有机溶剂溶解法得到电池黑粉料；

步骤S2，将黑粉料溶解在溶液中制成浆料，对浆料进行酸浸，浸出渣为回收的石墨，得到的浸出液含镍、钴正极材料金属；

步骤S3，将浸出得到的正极材料采用溶剂萃取的方法逐一分离不同金属。

其中，所述步骤S1中，预处理为将废旧锂离子电池的外壳、铝 箔、铜箔和负极极粉石墨与正极极粉分开，脱除有机物，降低金属元素浸出分离和材料再生的难度和成本。

其中，所述步骤S1中，采用的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

其中，所述步骤S2中，酸浸为用酸性溶剂将废料中的有价金属组分浸出到溶液中，采用的酸液为盐酸，浓度为2M，回收浸出滤渣石墨，浸出液含钴、镍、锰。

其中，所述步骤S3中，溶剂萃取过程为：选择P204、P507与次膦酸为萃取剂，采用P507萃取回收浸出液中的钴元素，接着，调节萃余剂液pH值至2，次膦酸为萃取剂萃取镍，而后，再次调节萃余液pH值至2，利用P204萃取锰。

实施例2

如图1所示，一种电池黑粉料处理方法，包括以下步骤：

步骤S1，将废旧电池进行初步的预处理，采用有机溶剂溶解法得到电池黑粉料；

步骤S2，将黑粉料溶解在溶液中制成浆料，对浆料进行酸浸，浸出渣为回收的石墨，得到的浸出液含镍、钴正极材料金属；

步骤S3，将浸出得到的正极材料采用溶剂萃取的方法逐一分离不同金属。

其中，所述步骤S1中，预处理为将废旧锂离子电池的外壳、铝 箔、铜箔和负极极粉石墨与正极极粉分开，脱除有机物，降低金属元素浸出分离和材料再生的难度和成本。

其中，所述步骤S1中，采用的有机溶剂为N，N-二甲基酰胺。

其中，所述步骤S2中，酸浸为用酸性溶剂将废料中的有价金属组分浸出到溶液中，采用的酸液为盐酸，浓度为6M，回收浸出滤渣石墨，浸出液含钴、镍、锰。

其中，所述步骤S3中，溶剂萃取过程为：选择P204、P507与次膦酸为萃取剂，采用P507萃取回收浸出液中的钴元素，接着，调节萃余剂液pH值至2，次膦酸为萃取剂萃取镍，而后，再次调节萃余液pH值至2，利用P204萃取锰。

实施例3

如图1所示，一种电池黑粉料处理方法，包括以下步骤：

步骤S1，将废旧电池进行初步的预处理，采用有机溶剂溶解法得到电池黑粉料；

步骤S2，将黑粉料溶解在溶液中制成浆料，对浆料进行酸浸，浸出渣为回收的石墨，得到的浸出液含镍、钴正极材料金属；

步骤S3，将浸出得到的正极材料采用溶剂萃取的方法逐一分离不同金属。

其中，所述步骤S1中，预处理为将废旧锂离子电池的外壳、铝 箔、铜箔和负极极粉石墨与正极极粉分开，脱除有机物，降低金属元素浸出分离和材料再生的难度和成本。

其中，所述步骤S1中，采用的有机溶剂为N，N-二甲基酰胺。

其中，所述步骤S2中，酸浸为用酸性溶剂将废料中的有价金属组分浸出到溶液中，采用的酸液为盐酸，浓度为4M，回收浸出滤渣石墨，浸出液含钴、镍、锰。

其中，所述步骤S3中，溶剂萃取过程为：选择P204、P507与次膦酸为萃取剂，采用P507萃取回收浸出液中的钴元素，接着，调节萃余剂液pH值至2，次膦酸为萃取剂萃取镍，而后，再次调节萃余液pH值至2，利用P204萃取锰。

原料性能：

有机溶剂N-甲基吡咯烷酮 （NMR）或N，N-二甲基酰胺（DMF）作为溶解剂，采用相似相溶原理，将黏结剂直接溶解，使极粉与金属箔片分离，并且保持金属箔片不被破坏。

盐酸为浸出液，可以将废料中的有价元素组分浸出到溶液中，同时盐酸具有一定还原性，浸出使不需要再借助其它的还原剂即能得到较好的浸出效果。

P204、P507与次膦酸作为萃取剂，利用浸出液中不同有价金属元素在两种互不相容的溶剂中分配系数的不同，使目标组分从一种溶剂中转移到另一种溶剂中，进而实现分离的方法。

本实施例的工作原理如下：用溶剂N，N-二甲基酰胺(DMF)溶解黏结剂，将废旧电池的金属箔片与极粉分离，得到电池黑粉料，将电池黑粉料制成浆料，用HCl作为浸出酸液，在4MHCl，浸出温度为80℃，浸出时间为2h的条件下，回收浸出滤渣石墨，浸出液含钴、镍、锰，采用P507萃取回收浸出液中的钴元素；接着，调节萃余剂液pH值至2，次膦酸为萃取剂萃取镍，而后，再次调节萃余液pH值至2，利用P204萃取锰，最终，钴、镍、锰都有较高的萃取率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。