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一種從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法

文檔序號:42298170發布日期:2025-06-27 18:37閱讀:14來源:國知局

本發明涉及一種廢舊鋰電池電解液回收,具體涉及一種從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法。


背景技術:

1、鋰(li)作為可持續能源產業鏈中的關鍵元素,被確立為全球戰略性礦物之一。隨著便攜式電子設備和電動汽車需求的迅速增長,鋰電池市場預計將在未來十年內大幅擴張。目前技術條件下,每輛含鋰電池的電動汽車需消耗1.14~7.76kg的鋰。全球陸地鋰總儲量約為2200萬噸,足以支持約73億輛電動汽車的生產。然而,按當前消費率,這些儲量可能在2080年前耗盡。

2、為應對這一潛在危機,開發非常規鋰資源(如鋰含量超過2300億噸的鹵水)以及從廢舊產品(如廢舊鋰離子電池)中回收鋰被視為可持續能源系統發展的重要舉措。目前,從鹵水中提取鋰的技術相對成熟,而從廢舊鋰電池中回收鋰的研究尚顯不足。商用鋰電池(如鋰離子電池)的使用壽命約為3年,其結構在數百次充放電循環后發生不可逆變化,導致電池失效。

3、隨著電動汽車市場的持續擴張,退役鋰電池的數量急劇增加,不僅浪費了有限的鋰資源,還引發了嚴重的環境污染問題。探索可靠且可持續的提取技術以高效回收廢舊鋰資源,既能為市場提供穩定的綠色鋰供應鏈,又能顯著降低環境污染,為可再生能源發展提供重要支持。


技術實現思路

1、基于此,本發明的目的在于:提供一種從廢舊鋰電池電解液中回收金屬的方法,該方法不僅能夠從廢舊鋰電池電解液中回收鋰金屬,還可以回收鐵、鈷、鎳、錳、鉛等金屬。

2、本發明所述一種從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,包括以下步驟:

3、(1)將所述廢舊鋰電池電解液利用第一回收裝置進行初步凈化處理,所述第一回收裝置是由光電陽極和陰極組成的兩電極體系,所述光電陽極為沉積tio2層的fto;所述陰極為泡沫鎳;

4、(2)將初步凈化的廢舊鋰電池電解液利用第二回收裝置進行提取鋰,所述第二回收裝置是由所述光電陽極和光電陰極組成的兩電極體系;所述光電陰極由光吸收基底以及負載在所述光吸收基底表面的過渡金屬層;所述過渡金屬層包括過渡金屬氧化物、過渡金屬碳化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬硫化物中的至少一種;所述光吸收基底為p型半導體材料。

5、優選的,所述p型半導體材料包括n+p型硅、cu2o、inp中的一種。

6、進一步優選的,所述n+p型硅是p型硅中摻雜p元素形成n+p型硅。

7、優選的,本發明所述過渡金屬氧化物包括氧化鈦、氧化鎢、氧化鉬;

8、所述過渡金屬氮化物包括氮化鎢、氮化鈦;

9、所述過渡金屬碳化物包括碳化鈦、碳化鉬;

10、所述過渡金屬硫化物包括硫化鎢、硫化鉬。

11、優選的,本發明所述光電陰極的制備方法包括以下步驟:

12、利用磁控濺射在所述光吸收基底上沉積過渡金屬層;然后將沉積過渡金屬層的光吸收基底進行真空退火處理;

13、所述退火溫度為100℃~200℃,退火時間為1min。

14、優選的,本發明所述光電陽極的制備方法包括以下步驟:

15、將清洗過的fto置于磁控濺射裝置中,利用高純ti靶材在ar和氧氣體積比為20:20中進行濺射,以在fto表面形成tio2層。

16、優選的,步驟(1)是將所述述廢舊鋰電池電解液置于所述第一回收裝置中作為電解液,對所述陰極施加外加電壓,對所述光電陽極進行光源照射,以在所述陰極上析出和沉積金屬,從而實現初步凈化處理。

17、更優選的,步驟(1)中外加電壓為-2v~0v之間;光源強度為1個太陽光強度。

18、優選的,步驟(2)是將初步凈化的廢舊鋰電池電解液置于所述第二回收裝置中作為電解液,給光電陰極施加外加電壓,對所述光電陰極和所述光電陽極進行光源照射,在光電陰極上析出和沉積金屬鋰。

19、更優選的,步驟(2)中外加電壓為-0.5v~1vvs(li+/li)之間;光源強度為1個太陽光強度。

20、本發明所述第一回收裝置和第二回收裝置均設置保護氣體進氣管和出氣管。所述進氣管深入到廢舊鋰電池電解液底部,以防止提取過程中金屬被氧化;所述出氣管以將保護氣體排出所述裝置。

21、與現有技術相比,本發明具有以下有益效果:

22、本發明是先利用光電陽極和泡沫鎳組成兩電極體系,以對廢舊鋰電池電解液進行初步凈化,然后再利用光電陽極和光電陰極組成的兩電極體系回收鋰,從而使得該工藝不僅能夠從廢舊鋰電池電解液中回收金屬鋰,也能回收鐵、鈷、鎳、錳等金屬。同時也提高了回收的金屬鋰具有較高的純度。本發明的回收方法能耗低且無污染,可實現可持續金屬提取。



技術特征:

1.一種從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,其特征在于,包括以下步驟:

2.根據權利要求1所述從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,其特征在于:所述p型半導體材料包括n+p型硅、cu2o、inp中的一種。

3.根據權利要求2所述從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,其特征在于:所述n+p型硅是p型硅中摻雜p元素形成n+p型硅。

4.根據權利要求1所述從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,其特征在于:所述過渡金屬氧化物包括氧化鈦、氧化鎢、氧化鉬;

5.根據權利要求1所述從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,其特征在于:所述光電陰極的制備方法包括以下步驟:

6.根據權利要求1所述從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,其特征在于:所述光電陽極的制備方法包括以下步驟:

7.根據權利要求1所述從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,其特征在于:步驟(1)是將所述述廢舊鋰電池電解液置于所述第一回收裝置中作為電解液,對所述陰極施加外加電壓,對所述光電陽極進行光源照射,以在所述陰極上析出和沉積金屬,從而實現初步凈化處理。

8.根據權利要求7所述從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,其特征在于:步驟(1)中外加電壓為-2v~0v之間;光源強度為1個太陽光強度。

9.根據權利要求1所述從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,其特征在于:步驟(2)是將初步凈化的廢舊鋰電池電解液置于所述第二回收裝置中作為電解液,給光電陰極施加外加電壓,對所述光電陰極和所述光電陽極進行光源照射,在光電陰極上析出和沉積金屬鋰。

10.根據權利要求9所述從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,其特征在于:步驟(2)中外加電壓為-0.5v~1v?vs(li+/li)之間;光源強度為1個太陽光強度。


技術總結
本發明提供了一種從廢舊鋰電池電解液中提取不同金屬的方法,涉及廢舊鋰電池電解液回收技術領域。本發明是將所述廢舊鋰電池電解液利用第一回收裝置進行初步凈化處理,所述第一回收裝置是由光電陽極和陰極組成的兩電極體系,所述光電陽極為沉積TiO<subgt;2</subgt;層的FTO;所述陰極為泡沫鎳;然后將初步凈化的廢舊鋰電池電解液利用第二回收裝置進行提取鋰,所述第二回收裝置是由所述光電陽極和光電陰極組成的兩電極體系;所述光電陰極由光吸收基底以及負載在所述光吸收基底表面的過渡金屬層;所述過渡金屬層包括過渡金屬氧化物、過渡金屬碳化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬硫化物中的至少一種;所述光吸收基底為p型半導體材料。本發明不僅能夠從廢舊鋰電池電解液中回收金屬鋰,也能回收鐵、鈷、鎳、錳等金屬。同時也提高了回收的金屬鋰具有較高的純度。本發明的回收方法能耗低且無污染,可實現可持續金屬提取。

技術研發人員:鄭建云,楊龍飛
受保護的技術使用者:湖南大學
技術研發日:
技術公布日:2025/6/26
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