一种废旧锂电池中锂资源的回收方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115849408A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211667579.8C01B17/90(2006.01)(22)申请日2022.12.23C01D1/38(2006.01)C01D15/08(2006.01)(71)申请人杭州水处理技术研究开发中心有限C02F1/00(2023.01)公司C02F1/22(2023.01)地址310012浙江省杭州市西湖区文一西C02F1/44(2023.01)路50号C02F1/469(2023.01)(72)发明人吴雅琴苗志伟张高旗熊威C02F1/52(2023.01)祝海涛李淑娜C02F101/10(2006.01)(74)专利代理机构北京易捷胜知识产权代理有C02F101/30(2006.01)限公司11613专利代理师齐胜杰(51)Int.Cl.C01D5/16(2006.01)H01M10/54(2006.01)C02F9/00(2023.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种废旧锂电池中锂资源的回收方法(57)摘要本发明涉及一种废旧锂电池中锂资源的回收方法，包括：S1、将废旧电池回收金属的萃余液进行超滤，得到的超滤处理液中硫酸钠质量浓度≥12％；S2、冷冻结晶，过滤得到硫酸钠固体和富锂冷冻母液；硫酸钠固体纯度≥98％，富锂冷冻母液中硫酸钠质量浓度≤4.5％；S3、将硫酸钠固体进行纯化后配成盐溶液，进行双极膜电渗析处理，得到硫酸和氢氧化钠溶液；S4、回收富锂冷冻母液的冷量；S5、含锂溶液浓缩电渗析处理，得到电渗析浓液和电渗析淡液，电渗析浓液中锂离子浓度为12‑15g/L；电渗析淡液电导<15ms/cm，Li+浓度<100mg/L；S6、向电渗析浓液中加入沉锂试剂，得到碳酸锂粗品；电渗析淡液与沉锂母液回用到工艺中或输入废水处理系统深度处理。本发明解决了目前锂资源的回收成本高和资源严重浪费的问题。CN115849408ACN115849408A权利要求书1/2页1.一种废旧锂电池中锂资源的回收方法，其特征在于，包括：S1、将废旧电池回收金属的萃余液进行超滤，得到超滤处理液；萃余液为上游的正负极混合粉经酸浸后回收金属的萃余液，其主要成分为可溶性钠盐、有机物和可溶性锂盐；超滤处理液中硫酸钠质量浓度≥12％；S2、将超滤处理液进行冷冻结晶，控制温度，析出晶体，过滤得到硫酸钠固体和富锂冷冻母液；硫酸钠固体纯度≥98％，富锂冷冻母液中硫酸钠质量浓度≤4.5％；S3、将步骤S2得到的硫酸钠固体进行纯化，纯化溶解成水溶液，进行双极膜电渗析处理，得到硫酸溶液和氢氧化钠溶液；S4、回收步骤S2中富锂冷冻母液的冷量，得到含锂溶液；S5、对含锂溶液进行浓缩电渗析处理，得到电渗析浓液和电渗析淡液，使电渗析浓液中锂离子浓度为12‑15g/L；电渗析淡液电导<15ms/cm，Li+浓度<100mg/L；S6、向电渗析浓液中加入沉锂试剂，得到碳酸锂粗品和沉锂母液；电渗析淡液与沉锂母液及超滤处理液合并进行步骤S2的处理，或者与含锂溶液合并进行步骤S5的处理；或者用于废旧锂电池粉料的酸浸稀释液；或者输入废水处理系统。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，S1中，所述超滤使用的超滤膜为有机超滤膜和无机超滤膜。3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，S2中，所述冷冻结晶的冷冻温度为0‑5℃，优选为0℃。4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，S3中，采用重结晶技术对硫酸钠固体进行纯化。5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，S3中，所述双极膜电渗析处理的操作电压为每组膜1.5‑2.5V，优选为1.8V；所述双极膜电渗析处理得到的硫酸溶液的浓度为5‑9％，更优选8％，氢氧化钠浓度为8‑12％，优选为10％。6.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，S4中，所述富锂冷冻母液采用换热器进行冷量回收，回收的冷量用于步骤S2的冷冻结晶工序。7.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，S5中，所述浓缩电渗析处理是采用均相膜、半均相膜或者异相膜实现，更优选采用表面改性修饰的均相离子交换膜，表面改性材料为聚烯丙胺盐酸盐、聚乙二醇或聚多巴胺。8.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，浓缩电渗析处理的电流密度为300‑800A/m2，更优选为600A/m2；浓缩电渗析处理后，电渗析浓液中锂离子浓度为12‑15g/L，Li+回收率>95％。9.一种废旧锂电池再生过程中锂资源的回收系统，其特征在于，包括超滤系统、冷冻结晶系统、重结晶器、双极膜电渗析系统、冷量回收系统、浓缩电渗析系统和沉锂装置；所述超滤系统的进水侧连接上游废旧电池回收金属的萃余液，产水侧连接冷冻结晶系统；冷冻结晶系统包括固体渣出口和