钴及镍的分离方法与流程

专利2025-03-01  27


本发明涉及一种钴及镍的分离方法,该钴及镍的分离方法能够从其他金属中准确地分离、回收锂离子二次电池中所含的钴及镍。本技术主张基于2022年3月31日在日本技术的专利申请第2022-060241号的优先权,并将该内容援用于此。


背景技术:

1、锂离子二次电池被用作从各种电子设备等小型物体到电动汽车等大型物体的广泛领域的电源。当废弃这些锂离子二次电池时,需要回收有用的金属并进行再利用。

2、锂离子二次电池通过如下过程形成:将负极材料和正极材料用多孔质的聚丙烯等隔膜划分并重叠为层状,并与六氟化磷酸锂(lipf6)等电解质及电解液一起封入铝或不锈钢等壳体中。

3、锂离子二次电池的负极材料通过如下过程形成:在由铜箔等构成的负极集电体涂布混合有粘合剂的石墨等负极活性物质。并且,正极材料通过如下过程形成:在由铝箔等构成的正极集电体上涂布混合有粘合剂的锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂等正极活性物质。

4、如此在锂离子二次电池的正极活性物质中含有大量的钴及镍,但在再循环(recycle)过程中预先被粉碎分离的正极活性物质中,除了钴、镍以外,还含有锰、铜、铝、锂等。因此,为了以高产率从锂离子二次电池中分离、回收钴及镍,需要准确地除去除了钴及镍以外的金属。

5、以往,作为分离、回收锂离子二次电池中所含的钴及镍的方法,例如,在专利文献1、2中公开了一种从使用完毕的锂离子二次电池中回收有价金属的方法。在该回收方法中,从锂离子二次电池中取出正极活性物质,并对该正极活性物质实施酸浸出,以获得金属浸出的浸出液,并通过溶剂提取从该浸出液中分离钴和镍。

6、在专利文献1、2中,在工序的中途生成含有钴、镍的沉淀物(硫化物),接着,使用硫酸及作为氧化剂的过氧化氢将该沉淀物进行再溶解,以生成含有钴及镍的溶液。然而,存在如下问题:用作氧化剂的过氧化氢作为化学品的成本高,并且回收锂离子二次电池中所含的钴及镍的工序整体的成本变高。

7、另一方面,在专利文献3中,公开了一种硫化物的浸出方法。在该方法中,向收纳在反应容器中的硫酸酸性溶液中加入将温度设为80℃以上且小于115℃的硫化物浆料,还向该反应容器内进一步供给含氧气体。由此,溶解含有钴或镍的硫化物。认为,根据这种方法,能够将含有钴、镍的硫化物溶解于硫酸中,而不使用成本高的过氧化氢。

8、专利文献1:日本特开2016-113672号公报

9、专利文献2:日本特开2016-186118号公报

10、专利文献3:日本特开2018-193588号公报

11、然而,专利文献3中所公开的硫化物的浸出方法需要使用高压釜将硫化物浆料加热至80℃以上且小于115℃这样的费工夫的方法。并且,若仅向反应容器内供给含氧气体,则存在氧化所需的反应时间变长,无法有效地浸出硫化物的问题。


技术实现思路

1、本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种钴及镍的分离方法,其能够以较少的工序以高精度分离锂离子二次电池中所含的钴和镍及除此以外的金属,从而能够以较低的成本从锂离子二次电池回收钴及镍。

2、为了解决上述课题,本发明的一方式所涉及的钴及镍的分离方法具有以下特征。

3、[1]一种钴及镍的分离方法,其从锂离子二次电池中分离钴及镍,其特征在于,具备:浸出工序,在含有硫酸及过氧化氢的处理液中,浸渍锂离子二次电池的电极材料,以获得浸出液;铜沉淀工序,向所述浸出液中加入硫化氢化合物并进行搅拌,使铜以硫化铜的形式沉淀;第一处理工序或第二处理工序中的任一工序,其中,所述第一处理工序依次包括:第一中和过程,向所述铜沉淀工序中获得的含有沉淀的混合液中加入碱金属氢氧化物来进行ph调整,以获得第一中和液;及第一过滤过程,对所述第一中和液进行固液分离,以获得含有钴及镍的第一洗脱液和含有硫化铜的残渣,所述第二处理工序依次包括:第二过滤过程,对所述铜沉淀工序中获得的含有沉淀的混合液进行固液分离,以获得含有钴及镍的第二洗脱液和含有硫化铜的残渣;及第二中和过程,向所述第二洗脱液中加入碱金属氢氧化物来进行ph调整,以获得第二中和液;钴-镍分离工序,向所述第一处理工序中获得的所述第一洗脱液或所述第二处理工序中获得的所述第二中和液中加入硫化氢化合物并进行搅拌,进行固液分离,以获得含有硫化钴及硫化镍的沉淀物和含有锂的剩余液体;及再溶解工序,在将所述钴-镍分离工序中分离的所述沉淀物悬浮于稀硫酸中而得到的悬浮液中,使所述沉淀物中所含的钴及镍溶解,以获得含有钴及镍的钴-镍溶液,所述再溶解工序是使用微细气泡发生器、用含氧的氧化气体对所述悬浮液进行鼓泡的工序。

4、根据本发明的一方式,当使含有硫化钴及硫化镍的沉淀物与含有硫酸的再溶解液进行反应时,通过进行利用氧化气体的鼓泡,能够减少成本高的过氧化氢等氧化剂的使用量,能够以低成本将沉淀物再溶解于硫酸中。由此,能够以低成本从锂离子二次电池中回收钴及镍。

5、[2]根据所述[1]所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

6、将所述悬浮液的ph设在2.0以上且7.0以下的范围内。

7、[3]根据所述[1]或[2]所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

8、所述再溶解工序中的鼓泡如下进行:将所述氧化气体以0.1l/分钟以上且5l/分钟以下的流量,对1000ml所述悬浮液进行50分钟以上且12000分钟以下的时间的鼓泡。

9、[4]根据所述[1]至[3]中任一项所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

10、在所述再溶解工序中使用的所述氧化气体的氧浓度为20容量%以上。

11、[5]根据所述[1]至[4]中任一项所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

12、在所述再溶解工序中,所述悬浮液在鼓泡期间的ph在3.0以上且7.0以下的范围内。

13、[6]根据所述[1]至[5]中任一项所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

14、在所述再溶解工序中,向所述悬浮液中添加过氧化氢。

15、[7]根据所述[1]至[6]中任一项所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

16、作为所述铜沉淀工序的后工序,进行所述第一处理工序。

17、[8]根据所述[1]至[7]中任一项所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

18、作为所述浸出工序的前工序,还具备如下的粉碎分选工序:将所述锂离子二次电池粉碎及分级,以获得至少含有钴、镍、铜及锂的电极材料。

19、[9]根据所述[1]至[8]中任一项所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,还具备如下的溶剂提取工序:向所述钴-镍溶液中添加提取剂溶液,以获得钴提取液和镍提取液。

20、[10]根据所述[1]至[9]中任一项所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

21、作为所述粉碎分选工序的前工序,还具备如下的热处理工序:加热所述锂离子二次电池以进行热处理。

22、根据本发明的一方式,能够提供一种钴及镍的分离方法,其能够以简单的工序且高精度地分离锂离子二次电池中所含的钴和镍及除了钴和镍以外的金属,从而能够从锂离子二次电池中回收钴及镍。


技术特征:

1.一种钴及镍的分离方法,其从锂离子二次电池中分离钴及镍,其特征在于,

2.根据权利要求1所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

3.根据权利要求1或2所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

4.根据权利要求1或2所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

5.根据权利要求1或2所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

6.根据权利要求1或2所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

7.根据权利要求1或2所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

8.根据权利要求1或2所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,

9.根据权利要求1或2所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,还具备如下的溶剂提取工序:向所述钴-镍溶液中添加提取剂溶液,以获得钴提取液和镍提取液。

10.根据权利要求1或2所述的钴及镍的分离方法,其特征在于,


技术总结
该钴及镍的分离方法具备:在含有硫酸及过氧化氢的处理液中浸渍锂离子二次电池的电极材料以获得浸出液的工序(S3);向所述浸出液中加入硫化氢化合物使铜沉淀的工序(S4);第一处理工序(S5A)或第二处理工序(S5B)中的任一工序;获得含有硫化钴及硫化镍的沉淀物和含有锂的剩余液体的工序(S6);及在将所述沉淀物悬浮于蒸馏水或稀硫酸中而得到的悬浮液中使钴及镍溶解的再溶解工序(S7),在所述再溶解工序(S7)中,使用微细气泡发生器、用含氧的氧化气体对所述悬浮液进行鼓泡。

技术研发人员:宫崎淳,村冈弘树
受保护的技术使用者:三菱综合材料株式会社
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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