專利名稱：一種從鋰離子電池中分離回收鋰和鈷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境資源回收技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種從鋰離子電池中回收鋰和鈷的方法，特別 涉及到一種用離子篩法分離廢棄鋰離子電池中的鋰及鈷并分別以氯化鋰和醋酸鈷的形式回收 的方法。
背景技術(shù)：
近年來，以筆記本電腦和移動電話為代表的移動通訊設(shè)備和便攜式測量儀器的產(chǎn)量急速 加。重量輕，體積小是當(dāng)前這些機(jī)器的發(fā)展趨勢。鋰離子二次電池是這些便攜式設(shè)備儀器首 選的高能動力電池。但是，近幾年來，隨著鋰離子電池用量急速增加，報(bào)廢的鋰離子電池也將 逐年大幅度增多。鋰離子電池里除含有鋁箔和銅箔等金屬材料外，還含有大量由鋰和鈷組成 的復(fù)合金屬氧化物(鋰鈷氧化物；LiCo02)。對廢舊鋰離子電池進(jìn)行回收，不僅可以消除有 害物質(zhì)對環(huán)境的污染，而且還可以充分利用資源，因而具有重要的環(huán)境意義和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià) 值。
目前有關(guān)廢舊鋰離子電池中鋰的分離回收方法主要有
1 .將廢舊鋰離子電池經(jīng)一系列處理后，加入沉淀劑，將鋰離子轉(zhuǎn)化為沉淀后進(jìn)行回收
2. 將廢舊鋰離子電池經(jīng)過一系列處理后，對處理后的物質(zhì)進(jìn)行焙燒，使鋰離子以氧化 鋰蒸汽的形式逸出，然后用水吸收后回收。
3. 將廢舊鋰離子電池經(jīng)過一系列處理后，采用入-Mn02離子篩選擇分離回收鋰。 目前醋酸鈷的制備方法主要是在一定條件下金屬鈷與醋酸反應(yīng)，因?yàn)殁挼膬r(jià)格昂貴，所
以加大了醋酸鈷的成本，且耗能大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種從鋰離子電池中分離鋰和鈷的方法，是利用廉 價(jià)的LiMgo. 5Mm. 504經(jīng)酸洗成離子篩后與趙濾膜元件相結(jié)合分離回收鋰和鈷，該方法用 LiMgo. 5Mm.504經(jīng)酸洗后形成離子篩作為吸附劑對處理后的廢舊鋰離子電池溶解液中的Li+進(jìn) 行選擇性吸附，且循環(huán)使用鋰子篩。用堿調(diào)節(jié)酸解液使pH〉11，通過膜分離得到Co(0H)2沉淀 ，Co(0H)2與醋酸反應(yīng)得到醋酸鈷。
鋰離子電池由外殼和內(nèi)部電芯組成，外殼為不銹鋼、鍍鎳金屬鋼殼或塑料外殼；電池的 內(nèi)部電芯為巻式結(jié)構(gòu)，主要由正極，負(fù)極，隔離膜，電解液組成。電池的正極材料由約90 %鈷酸鋰活性物質(zhì)，7 % 8 %乙炔黑導(dǎo)電劑和3 % 4 %有機(jī)粘和劑，均勻混合后涂抹于厚度約 20 ym鋁箔集流體上。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
1 .將廢舊鋰離子電池進(jìn)行充分放電，并對電池進(jìn)行解體去掉其外殼。
2. 用NaOH溶解電池的集流體，使鋁以NaA102的形式進(jìn)入溶液。過濾得到不溶于堿的 LiCo02。濾渣浸泡在60 8(TC的3 6mol/L的過量鹽酸中，充分溶解，過濾。
3. 用3 8mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)濾液pH值大于11，通過沉淀、過濾分離得到Co (0H) 2沉 淀及含Li+的料液。
4 .利用浸沒式超濾膜元件與用0.5 lmol/L的鹽酸洗脫LiMgo.5Mm.504得到離子篩，將 離子篩與浸沒式超濾膜元件及含Li+的料液放入反應(yīng)器中，曝氣，使離子篩呈懸浮狀，對Lf 離子進(jìn)行選擇性吸附，溶液中的Li+完全被離子篩吸附后，通過浸沒式超濾膜元件進(jìn)行固液 分離。
5. 將吸附了Li+的離子篩放入0.5 lmol/L鹽酸中，曝氣，使固體成懸浮狀，可間斷地 測定溶液中鋰離子的濃度而不會帶出粉體，直至鋰離子被完全洗脫，通過浸沒式超濾膜元件 進(jìn)行固液分離，回收得到含鋰離子的溶液，進(jìn)一步處理得到含Li+離子的試劑。分離出來離 子篩經(jīng)酸洗循環(huán)使用。
6. 向第三步得到的Co (0H) 2沉淀中緩慢加入濃度為2 25%的醋酸溶液，得到醋酸鈷溶液 ，濃縮結(jié)晶得到醋酸鈷晶體。
本發(fā)明的有益效果是尖晶石型的LiMgo. 5Mni. 504經(jīng)酸洗后得到的離子篩對鋰離子具有特殊 記憶效應(yīng)和選擇性吸附作用，與入-Mn02離子篩相比，鎂的摻入大大降低了離子篩的成本， 而且離子交換吸附方法提取鋰工藝簡單，回收率高，選擇性好，環(huán)境友好。離子篩與超濾膜 的結(jié)合使用，大大減少了離子篩粉體的流失。用氫氧化鈷與醋酸反應(yīng)制備醋酸鈷，耗能低， 降低了醋酸鈷的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。 實(shí)施例l
用NaOH溶解電池的集流體，使鋁以NaA102的形式進(jìn)入溶液，LiCo02不溶于堿，過濾。濾 渣浸泡在6(TC的4mol/L的過量鹽酸中，使其充分溶解，過濾。用5mol/L的Na0H溶液調(diào)節(jié)濾 液pH值大于ll后，利用超濾膜元件分離得到Co(0H)2沉淀及含Li+的料液。以Mg(N03)2. 6H20、 MnCl2. 4H20、 LiOH.H20為原料，用軟化學(xué)方法合成LiMgo. 5MnL 504后，用lmol/L的鹽酸洗脫得到離子篩，處理含Li+的料液，對Li+進(jìn)行選擇性吸附，直到利用超濾膜元件分離出的溶液中 Li+的溶液不再發(fā)生變化，分離得到吸附了Li+的離子篩，然后用lmol/L的鹽酸對吸附在離子 篩中的Li+進(jìn)行洗脫，直到洗脫液的Li+的溶液不再發(fā)生變化，利用超濾膜元件進(jìn)行固液分離 。得到的洗脫液即為含Li+的溶液，蒸發(fā)結(jié)晶，得到LiCl固體。向裝有Co(0H)2沉淀的容器中 緩慢加入濃度為10%的醋酸溶液，不斷攪拌，得到醋酸鈷溶液，經(jīng)濃縮結(jié)晶后得到醋酸鈷晶 體。
權(quán)利要求
1.一種從鋰離子電池中分離回收鋰和鈷的方法，其特征在于以下步驟(1)將廢舊鋰離子電池進(jìn)行充分放電，并對電池進(jìn)行解體去掉其外殼；(2)用NaOH溶解電池的集流體，使鋁以NaAlO2的形式進(jìn)入溶液；過濾得到不溶于堿的LiCoO2；濾渣浸泡在60～80℃的3～6mol/L的過量鹽酸中，充分溶解，過濾；(3)用3～8mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)濾液pH值大于11，通過沉淀、過濾分離得到Co(OH)2沉淀及含Li+的料液；(4)利用浸沒式超濾膜元件與用0.5～1mol/L的鹽酸洗脫LiMg0.5Mn1.5O4得到離子篩，將離子篩與浸沒式超濾膜元件及含Li+的料液放入反應(yīng)器中，曝氣，使離子篩呈懸浮狀，對Li+離子進(jìn)行選擇性吸附，溶液中的Li+完全被離子篩吸附后，通過浸沒式超濾膜元件進(jìn)行固液分離；(5)將吸附了Li+的離子篩放入0.5～1mol/L鹽酸中，曝氣，使固體成懸浮狀，間斷地測定溶液中鋰離子的濃度，直至鋰離子被完全洗脫，通過浸沒式超濾膜元件進(jìn)行固液分離，回收得到含鋰離子的溶液，進(jìn)一步處理得到含Li+離子的試劑；分離出來離子篩經(jīng)酸洗循環(huán)使用。
2.一種制備醋酸鈷晶體的方法，其特征在于向Co(0H)2沉淀中緩慢 加入濃度為2 25%的醋酸溶液，得到醋酸鈷溶液，濃縮結(jié)晶得到醋酸鈷晶體；所述的 Co (0H) 2沉淀是權(quán)利要求1中的第三步得到的Co (0H) 2沉淀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用廉價(jià)離子篩從廢舊鋰離子電池中分離回收鋰和鈷的方法，屬于環(huán)境資源回收技術(shù)領(lǐng)域。其特征是對處理后的廢舊鋰離子電池酸解液用堿將鈷離子沉淀后，得到氫氧化鈷，氫氧化鈷與醋酸反應(yīng)生成醋酸鈷，降低了醋酸鈷的生產(chǎn)成本。用廉價(jià)的鋰鎂錳酸洗后作為鋰離子吸附劑，與浸沒式超濾膜元件結(jié)合，對沉淀鈷的濾液嵌入到離子篩晶格間隙中進(jìn)行到最大吸附量后用酸對Li⁺洗脫，以達(dá)到分離和回收鋰的目的，酸洗后得到的離子篩仍可循環(huán)使用。該方法工藝簡單，回收率高，對環(huán)境友好。
文檔編號C22B7/00GK101654741SQ200910300759
公開日2010年2月24日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者港 楊, 刃 王, 祿 王, 田麗妍, 秦承歡, 程子洪, 偉 馬 申請人:大連理工大學(xué)