本發(fā)明涉及電池回收，具體涉及一種三元鋰電池正極材料中金屬的綠色高效回收方法。

背景技術(shù)：

1、目前，伴隨著世界范圍內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋰電池已步入廢舊的高峰期。高效回收廢舊電池中鎳鈷鋰元素，可以緩解我國長期以來面臨電池生產(chǎn)原材料緊張的問題。鋰電池正極中所含貴金屬含量遠高于天然金屬礦藏，具有極高的回收價值。針對三元電池材料回收，當(dāng)前所采用的方法主要有火法冶金、濕法冶金和生物法回收三種。

2、火法冶金通常需要較高的溫度(>1000℃)將電池廢料熔煉成合金或可溶性金屬化合物，同時電解液和塑料等有機物被氧化分解去除，然而其能耗較高，處理成本較高。與之相比，傳統(tǒng)濕法冶金工藝通常采用酸性或堿性溶液，通過額外添加還原劑或氧化劑的方式，實現(xiàn)廢棄三元鋰電池的正極活性材料的高效溶解，并結(jié)合共沉淀和溶膠凝膠等手段來回收浸出液中的有價金屬。該工藝的關(guān)鍵在于浸出體系的選擇，通過控制浸出條件(溫度、時間和固液比等)來高效溶解正極活性材料，也存在投資大、流程長以及二次污染的問題。因此，當(dāng)前亟待開發(fā)出環(huán)境友好的新型溶劑，并設(shè)計出相應(yīng)工藝，滿足實際生產(chǎn)需求。

3、生物法回收技術(shù)是利用微生物或生物酶將廢舊鋰電池正極材料中的有用物質(zhì)轉(zhuǎn)化或分解。這種技術(shù)利用生物體的代謝能力和酶催化作用，可以高效地將廢舊鋰電池正極材料中的有機物和金屬離子轉(zhuǎn)化為有用的化合物。但是，微生物的培養(yǎng)和維護需要較高的成本和精確控制地環(huán)境條件，并且微生物的生長速度和酶的活性受到許多因素的影響，如溫度、ph值、營養(yǎng)物質(zhì)等。因此，為了實現(xiàn)生物法回收技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，還需要進一步的研究和改進。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種三元鋰電池正極材料中金屬的綠色高效回收方法。目的是極大程度上縮短了浸出時間，實現(xiàn)廢舊三元鋰電池正極材料中的貴重金屬的綠色提取，降低了廢舊三元鋰電池正極材料的回收成本，從而提高電池回收效率。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

3、一種三元鋰電池正極材料中金屬的綠色高效回收方法，包括如下步驟：

4、(1)分離：將待處理的廢舊三元正極材料采用磷脂酰膽堿基界面活性分離法分離，得到鋁箔和第一正極活性材料；

5、(2)煅燒：煅燒所述第一正極活性材料除去非金屬材料，得到第二正極活性材料；

6、(3)浸出：采用深層共晶溶劑對所述第二正極活性材料進行浸出處理，得到浸出渣和浸出液；

7、(4)回收：回收所述浸出渣；在所述浸出液中加入含有檸檬酸的有機溶劑進行反萃取，得到鎳鈷錳沉淀和第一含鋰溶液；對所述第一含鋰溶液進行蒸餾處理，可得檸檬酸、深層共晶溶劑的組分及第二含鋰溶液，將所述第二含鋰溶液煅燒得到鋰鹽。

8、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

9、其中，廢舊三元鋰電池依次經(jīng)放電、拆解、破碎、分選，得到待處理的廢舊三元正極材料；具體的過程為通過5％?nacl溶液浸泡廢舊三元鋰電池放電，再進行泡沫板分選待處理的廢舊三元正極材料。

10、進一步，步驟(1)中所述磷脂酰膽堿基界面活性分離法的參數(shù)：磷脂酰膽堿的質(zhì)量濃度為30g/l-50g/l(磷脂酰膽堿在磷脂酰膽堿和廢舊三元正極材料總和中的濃度)，固液比為8-12:1，反應(yīng)溫度40℃-60℃，反應(yīng)時間為4h-6h。

11、進一步，步驟(2)中煅燒溫度為400℃-600℃，煅燒時間為3h-8h；例如在馬弗爐中進行；

12、步驟(2)中所述非金屬材料包括pvdf和導(dǎo)電炭黑。

13、進一步，步驟(3)包括如下具體的步驟：將所述深層共晶溶劑和所述第二正極活性材料加入到水熱釜內(nèi)膽中，將所述水熱釜內(nèi)膽放在高壓反應(yīng)釜的鋼殼內(nèi)；將高壓反應(yīng)釜放置在具有加熱和翻轉(zhuǎn)功能的均相反應(yīng)器內(nèi)，升溫至目標(biāo)溫度105℃-115℃，設(shè)置轉(zhuǎn)速為最大值60rpm，加熱翻轉(zhuǎn)4h-8h后，取出所述高壓反應(yīng)釜并冷卻至室溫，分離得到浸出渣和浸出液。

14、所述步驟(7)中，浸出渣的回收，經(jīng)去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌3次后，在90℃的烘箱中干燥12h。

15、進一步，步驟(3)中所述深層共晶溶劑主要由氫鍵受體和氫鍵供體按照摩爾比1:8-16配制而成的。所述深層共晶溶劑的配置條件為：將玻璃瓶置于集熱式磁力攪拌器中，在60℃的水浴條件下攪拌30min，即可獲得澄清透明的dess。將上述所得的溶劑密封并放置在干燥器內(nèi)，室溫下進行保存

16、進一步，所述氫鍵受體包括二水合5-磺基水楊酸、蘋果酸、馬來酸中的至少一種，所述氫鍵供體包括乙二醇、丙二酸、尿素中的至少一種。

17、進一步，所述深層共晶溶劑與所述第二正極活性材料的用量比為40g/l-60g/l。

18、進一步，步驟(4)中所述浸出液與所述含有檸檬酸的有機溶劑的體積比為1.0-1.6:1。

19、進一步，步驟(4)中所述含有檸檬酸的有機溶劑包括檸檬酸、丁二酮肟和草酸；所述檸檬酸、所述丁二酮肟和所述草酸的體積比為1：1：1。

20、進一步，步驟(4)中對所述第一含鋰溶液進行蒸餾處理依次包括常壓蒸餾和減壓蒸餾；通過常壓蒸餾得到檸檬酸和草酸；通過減壓蒸餾得到深層共晶溶劑的組分。

21、本發(fā)明采用磷脂酰膽堿作為兩親性表面活性劑，與特定配比的深層共晶溶劑(dess)協(xié)同作用，利用檸檬酸的雙重功能-作為反萃取劑促進金屬離子的轉(zhuǎn)移，以及作為沉淀劑參與生成金屬檸檬酸鹽的沉淀；通過這種集成化的創(chuàng)新方法，本發(fā)明實現(xiàn)了廢舊三元鋰電池正極材料中鋰、鎳、鈷等貴重金屬的高效溶解和選擇性提取。

22、本發(fā)明的有益效果是：

23、(1)本發(fā)明提供了一種新穎的綠色回收技術(shù)，即“磷脂酰膽堿輔助深層共晶溶劑-檸檬酸協(xié)同體系”，用于高效回收三元鋰電池正極材料中的貴重金屬；該方法利用磷脂酰酰膽堿的界面活性、深層共晶溶劑的強溶解性，以及檸檬酸在反萃取和沉淀過程中的雙重功能，實現(xiàn)了對廢舊電池中鋰、鎳、鈷等金屬的高效率分離與回收。

24、(2)本發(fā)明通過磷脂酰膽堿降低界面張力，促進金屬離子轉(zhuǎn)移，結(jié)合深層共晶溶劑的環(huán)境友好性和高效溶解特性，以及檸檬酸在沉淀和反萃取中的協(xié)同作用，本發(fā)明不僅提升了金屬回收率，還減少了能源消耗和環(huán)境影響，為廢舊電池的環(huán)?；厥臻_辟了新途徑。

25、(3)本發(fā)明以氫鍵受體和氫鍵供體按照一定的摩爾比配制深層共晶溶劑，氫鍵受體選用二水合5-磺基水楊酸(sad)，所述氫鍵供體選用乙二醇(eg)，基于低粘度組分乙二醇和高效配位溶解組分二水合5-磺基水楊酸的強配位的特點，制備出低粘度酸基dess(eg:sad)高效浸出體系；該深層共晶溶劑與其他溶劑相比，通常便宜易得、容易制備、相對無毒且可生物降解，采用本工藝，可通過減壓蒸餾多次利用dess以及eg，可有效降低廢舊三元鋰電池正極材料的回收成本，提高電池回收效率。

26、(4)本發(fā)明采用了磷脂酰膽堿作為兩親性表面活性劑，以其獨特的極性頭部和非極性尾部結(jié)構(gòu)，顯著增強了溶液的界面活性；通過精確調(diào)控其在浸出體系中的濃度，磷脂酰膽堿不僅降低了金屬離子轉(zhuǎn)移過程中的界面張力，還促進了正極活性材料與溶劑之間的親和力；本發(fā)明的磷脂酰膽堿輔助的策略，基于其生物相容性和環(huán)境友好性，為三元鋰電池正極材料的高效分離提供了一種綠色而高效的途徑，進一步增強了整個回收工藝的性能和可持續(xù)性。

27、(5)本發(fā)明中檸檬酸扮演了雙重角色，既是反萃取劑也是沉淀劑，這一創(chuàng)新應(yīng)用顯著提升了金屬離子的回收效率；作為反萃取劑，檸檬酸通過與金屬離子形成穩(wěn)定的水溶性絡(luò)合物，有效地促進了金屬離子從有機相向水相的轉(zhuǎn)移；在沉淀過程中，檸檬酸與金屬離子反應(yīng)生成不溶于的金屬檸檬酸鹽，簡化了后續(xù)的分離和純化步驟。這種檸檬酸的雙功能應(yīng)用，不僅提高了回收過程的選擇性和效率，而且減少了化學(xué)廢物的生成，體現(xiàn)了本發(fā)明在電池回收領(lǐng)域的環(huán)保和經(jīng)濟雙重優(yōu)勢。