废旧三元正极材料中选择性提锂

李 涛，骆艳华，刘 晨

(1.中钢集团南京新材料研究院有限公司，江苏 南京 211106； 2.中钢天源股份有限公司，安徽 马鞍山 243000 )

锂离子电池中含有大量镍、钴和锂等有价资源，如不能有效回收利用，不仅会污染环境，还会导致资源浪费[1-2]。当前，我国新能源汽车用锂离子电池正极材料主要为磷酸铁锂和三元材料[3-4]。随着人们对汽车续航里程要求的提高，三元材料的使用量有望进一步增长，电池报废量也将同步增长[5]。选择合理的工艺回收三元材料中的有价金属，具有很高的经济价值和社会价值。三元材料中有价金属的回收，大多是通过还原酸浸将金属离子溶解出来，再用沉淀、萃取、结晶和再合成等方法，回收金属离子[6-7]。该路线的工艺成熟、适应性好，但存在流程较长、金属回收率偏低和成本较高等问题。有研究根据锂与其他金属的特性差异，优先选择性提锂，如以氢气或碳作为还原剂，在高温下将三元材料转化为可溶性锂及三元氧化物。选择性提锂虽然效果显著，所得含锂溶液纯度很高，可直接制成电池级锂盐，但存在成本较高、还原不充分等问题[8-9]。为此，需要研究简单有效的回收方法。

本文作者根据锂与三元金属特性差异，采用硫酸化焙烧-水浸的工艺优先选择性提锂，以期减轻后续回收锂的干扰，为三元正极材料回收提供借鉴。

1 实验

1.1 实验原理

三元正极材料经过硫酸化高温焙烧后，转化为易溶于水的硫酸锂(Li2SO4)和难溶的三元氧化物，经过水浸，即可获得较纯净的富锂溶液和三元氧化渣，主要反应为：