TW202515019A - 用於從廢鋰離子電池回收金屬的方法及系統 - Google Patents

Abstract

用於從廢鋰離子(Li-ion)電池獲得金屬鹽的方法可包括使瀝取溶劑與廢鋰離子電池的一部分接觸以形成第一分散液。透過施加微波輻射將第一分散液加熱至50℃至90℃範圍內的溫度。透過進一步向加熱的第一分散液施加微波輻射，將第一分散液的溫度維持在50℃至90℃的範圍內10秒至5分鐘的時間。過濾第一分散液以獲得第一濾液。將第一鹼與第一濾液接觸以將第一濾液的pH增加至第一預定值以沉澱第一金屬鹽。

Description

用於從廢鋰離子電池回收金屬的方法及系統

本揭露總體上涉及廢鋰離子電池的回收領域，並且具體涉及用於從廢鋰離子電池回收金屬的系統及方法。 相關申請案的交叉參照

本申請案請求2022年8月25日提交的美國臨時專利申請案第63/400,938號的優先權，出於所有目的，所述臨時專利申請案的全部內容透過參照併入本文。

隨著汽車、電動工具等電動設備的普及，廢鋰基電池的數量預計將快速成長。鑑於用作鋰基電池原料的金屬和其他自然資源的數量是有限的，有必要採用經濟上可行的方法回收廢棄電池，以維持原料(以及電池)、實惠的成本。

鋰基電池通常包括塑料，其形成電池的保護蓋和電池的隔板的部分。電極主要是銅、鐵和鋁等金屬，取決於所使用的特定電池化學成分。這些電池還包括通常被稱為黑色物質的物質，除了鋰之外，它通常還包括石墨和數種貴金屬的鹽(取決於特定的電池化學成分)，如鐵、鈷、錳、鎳、銅和鋁，其形成小於廢電池重量的約1%，並且通常小於電池的活性質量的重量的約2%。一些新型電池化學物質的黑色物質也可能包含微量的其他金屬，如稀土。

用於回收廢鋰電池的大多數現有技術利用高溫冶金程序，如熔煉，其需要高溫，例如在約500℃至約1000℃的範圍內。因此，與回收程序相關的能源成本很高，回收金屬的成本遠高於回收金屬的市場價值。此外，與例如濕式冶金程序相比，回收的每種金屬的量通常也較低。因此，從長遠來看，這些技術是不可持續的。

雖然濕式冶金程序可以提供更高的產率和潛在更高純度的回收金屬，但這些程序通常需要在相對較高的溫度下長時間加熱瀝取溶劑，例如在約80℃至約150℃的範圍內。因此，此類程序的能量需求仍然很高。此外，高溫瀝取溶劑的處理會造成某些危險，這進一步增加了此類程序的成本。

因此，目前回收廢電池的技術相對於重新獲得這些材料的技術來說並不具有成本效率。因此，需要具有成本效率、低能耗、可持續和低碳足跡的技術來從廢電池中回收材料。

本文揭露的實施例源自於這種認知：從廢鋰離子電池中回收金屬不需要高溫和/或高溫化學技術。本申請案揭露了使用瀝取溶劑從廢鋰離子電池，例如從黑色物質中回收金屬的系統和方法。因為在目前所揭露的實施例中使用的瀝取溶劑是水溶液，所以可以利用微波輻射來減少將瀝取溶劑加熱至適當溫度並維持來自黑色物質的金屬溶解在瀝取溶劑中的溫度所需的時間和能量。所述實施例還利用包含氧化劑的瀝取溶劑來進一步提高從黑色物質中瀝取金屬的效率。

選擇目前所揭露的實施例的瀝取溶劑，使得其能夠溶解鋰離子電池中使用的所有各種金屬。因此，一旦來自鋰離子電池的黑色物質在適當的溫度下與瀝取溶劑接觸，來自電池的所有各種金屬都會溶解到瀝取溶劑中。本文所揭露的實施例進一步利用這種認知：一旦各種金屬溶解在瀝取溶劑中，各種金屬的鹽可以在不同的pH值下沉澱。因此，有利地，本文所揭露的實施例能夠分離鋰離子電池中存在的不同金屬，而不必使用高溫化學程序，從而顯著減少從鋰離子電池回收金屬的時間、成本和碳足跡。

此外，顯而易見的是，本文所揭露的系統和方法能夠回收高純度貴金屬鹽，其可進一步用於獲得高純度貴金屬。

因此，在至少一個實施例中，從廢鋰離子(Li-ion)電池獲得金屬鹽的方法使瀝取溶劑與廢鋰離子電池的一部分接觸以獲得第一分散液。透過施加微波輻射將第一分散液加熱至50℃至90℃範圍內的溫度。透過進一步向加熱的電極分散液施加微波輻射，將電極分散液的溫度維持在50℃至90℃的範圍內10秒至5分鐘的時間。接著過濾第一分散液以獲得第一濾液。將第一鹼與第一濾液接觸以將第一濾液的pH增加至第一預定值，在所述第一預定值下第一金屬鹽從第一濾液沉澱。

根據至少一個實施例，一種用於回收廢鋰離子電池的系統可以包括破碎機、清潔室、一或多個儲存槽、兩個或多個反應室以及控制器。破碎機被配置成將廢鋰離子電池的電池單元破碎成碎片。清潔室被配置成例如使用水和/或其他中性溶劑來清潔碎片。一或多個儲存槽被配置成儲存化學物質並且可以包括至少一個儲存第一鹼的第一儲存槽。兩個或更多反應室經由一或多個幫浦和閥耦接至一或多個儲存槽。兩個或更多反應室中的至少第一個反應室耦接至配置成向第一反應室中的反應物提供微波生成的微波生成器，並且兩個或更多反應室中的至少第二個反應室耦接至第一儲存槽。控制器被配置成控制一或多個泵浦和/或一或多個閥，以調節從一或多個儲存槽轉移至兩個或多個反應室中的對應反應室的化學物質的轉移速率和量。控制器還被配置成控制微波生成器，以調節提供給第一反應室的微波輻射量，以將第一反應室中的反應物加熱至預定範圍內的溫度，並將反應物的溫度維持在預定範圍內持續一段預定時間。來自第一反應室的反應產物的第一濾液被轉移至第二反應室以與第一鹼接觸，以將第一濾液的pH增加至第一預定值，從而沉澱第一金屬鹽。

本主題技術的額外特徵和優點將在下面的描述中闡述，並且部分地從描述中將變得顯而易見，或者可以透過本主題技術的實踐而獲悉。本主題技術的優點將透過在書面描述及其實施例以及附圖中特別指出的結構來實現和獲得。

應理解，前面的一般描述和下面的詳細描述都是範例性和說明性的，並且意於提供對本主題技術的進一步說明。

在下面的詳細描述中，闡述了許多具體細節以提供對本主題技術的全面理解。應該理解的是，可以在沒有這些具體細節中的一些的情況下實踐本主題技術。在其他情況下，未詳細顯示眾所周知的結構和技術以免模糊主題技術。

此外，雖然本描述闡述了各種實施例的具體細節，但是應當理解，所述描述僅是說明性的並且不應以任何方式被解釋為限制性的。此外，可以預期的是，雖然本揭露的特定實施例可以在回收某些類型的鋰離子電池的上下文中揭露或顯示，但是這種實施例可以與使用本揭露與請求項的範圍內的修改的所有類型的鋰離子電池一起使用。此外，本領域技術人員可能想到的此類實施例的各種應用及其修改也包含在本文所述的一般概念內。

取決於所使用的電池化學成分，通常的鋰離子電池可含有石墨粉末和一或多種貴金屬的鹽，所述貴金屬如鋰、鋁、銅、鈷、錳、鎳、鐵等。表1至6提供了一些常用的鋰離子電池類型以及這些電池類型中各種金屬和其他材料的含量。

從表1至6可以看出，可以從廢鋰離子電池中回收大量貴金屬。本文所揭露的技術使得能夠經濟地、永續地、大規模地從廢鋰離子電池中回收各種貴金屬。本文所揭露的方法具有低能量需求，從而減少回收程序的碳足跡。此外，本文所揭露的方法提供了各種貴金屬的高純度鹽，其可以有利地直接用於製造鋰離子電池，而不是從開採的金屬獲得鹽。

圖1顯示了根據本揭露的至少一些實施例的用於回收廢鋰離子電池的設備100的示意圖。在一些實施例中，設備100包括破碎機102、清潔室104、一或多個化學儲存槽106、控制器108、兩個或多個反應室，如分離室110、沉澱室112、一或多個淨水槽114、一或多個回收水槽116、以及一或多個泵浦120。

在一些實施例中，破碎機102被設計成將廢鋰離子電池(為了方便參考在本文中也稱為「廢電池」)的電池單元破碎成尺寸在約1毫米至約5cm範圍內的碎片。在一些實施例中，破碎機102可包括可密封並可排空的腔室，以減少腔室內的氧氣量，從而防止廢電池碎片的氧化。在一些實施例中，可以使用惰性氣體(例如氮氣或氬氣)對腔室進行再加壓。

在一些實施例中，清潔室104被設計成清潔從破碎機102獲得的廢電池碎片。清潔碎片可包括諸如用水(例如蒸餾水)洗滌碎片、在水中時或在乾燥已洗滌的碎片之後對碎片進行超音波處理、乾燥已洗滌和/或經超音波處理的碎片等的程序。

在一些實施例中，清潔可以在室溫或升高的溫度下進行。在一些實施例中，清潔可以在大氣壓力下的空氣中進行。替代地或額外地，清潔可以在真空下和/或在惰性大氣中，例如在氮氣、氬氣等的存在下進行。

在一些實施例中，清潔碎片可包括將廢電池的碎片分散在流體中，並使用一或多種過濾程序(例如使用一或多個篩網，每個篩網具有不同的篩網尺寸)來過濾碎片。在一些實施例中，篩網尺寸可以在約50微米至約5毫米的範圍內。例如，過濾程序可包括依序透過具有約5毫米的篩網尺寸的篩網來過濾分散液，隨後透過具有約1毫米的篩網尺寸的篩網來過濾，隨後透過具有約500微米的篩網尺寸的篩網來過濾，隨後透過具有約50微米的篩網尺寸的篩網來過濾。在一些實施例中，可以省略這些步驟中的一或多個。替代地或額外地，可以在所述程序中添加一或多個過濾步驟。

在一些實施例中，一或多個儲存槽106可儲存化學物質，如瀝取化學物質、酸、中和溶液(例如鹼溶液、酸溶液、鹽溶液等)、水和/或包括可用於回收程序的一或多種化學物質的其他專有溶液。

在一些實施例中，一或多個儲存槽106中的每一者可連接至兩個或多個反應室110、112。此外，儲存槽和反應室之間的連接可包括可由控制器108控制的控制閥。控制器108被配置成經由控制閥(或其他機構)來控制從儲存槽106轉移到反應室110、112的化學物質的量。例如，控制器108可以控制參數，如從儲存槽轉移到對應反應室的化學物質的體積和/或流速。

在一些實施例中，控制器108可以利用控制參數，例如pH、溫度、體積、濁度、密度和/或與給定反應室中的化學物質相關的其他參數來控制體積、質量和/或從儲存槽轉移到給定反應室的化學物質的流速。因此，系統100還可以包括一或多個感測器，以供測量一或多種對應的控制參數以及測量一或多種受控參數(例如，體積、質量、流速等)。

在一些實施例中，控制器108可以例如透過控制傳遞至反應室或反應室內的材料的熱量來控制反應室中的材料的溫度。例如，在一些實施例中，控制器108可以控制輸入到耦接至反應室的微波生成器的功率，以便控制傳遞到反應室中的材料的微波能量。控制器108可以基於諸如反應室中的材料的溫度的參數來控制功率輸入。

在一些實施例中，兩個或更多反應室可以連接至淨水槽114。在一些實施例中，反應室和淨水槽之間的連接可以由控制閥控制。類似於反應室和儲存槽之間的連接，控制器108可以基於諸如pH、溫度、體積、濁度、密度的參數和/或與給定反應室中的化學物質相關的其他參數，經由控制閥來控制從淨水槽114轉移到反應室的水的量和/或流速。

在一些實施例中，兩個或更多反應室進一步連接至回收水槽116。當反應室中的反應完成時，移除在反應室中生成，例如沉澱和/或分離的任何固體材料。可以例如透過過濾來移除固體材料。在一些實施例中，使用例如中和溶液來中和化學物質的剩餘部分，例如濾液，中和溶液透過控制器對控制閥的控制而從對應的儲存槽引入到反應室中。

在一些實施例中，中和程序可以分幾個步驟進行，透過逐漸添加中和溶液來依序增加濾液的pH，以便依序沉澱出不同的物質。例如，可以在第一pH下獲得第一沉澱物(例如，第一金屬鹽)，可以在第二pH下獲得第二沉澱物等等。在此類實施例中，添加至反應室的中和溶液的量和流速可基於反應室中的內容物的pH由控制閥控制。在一些實施例中，取代中和溶液，可將中和化學物質(例如固態)添加至反應室，以增加反應室的內容物的pH。

在一些實施例中，在例如透過過濾移除由中和反應生成的所有可能的沉澱物之後，可以將剩餘的水轉移至回收水儲存槽116。

在一些實施例中，可以透過一或多個泵浦120促進將材料轉移至儲存槽106、反應室110、112、淨水槽114和/或回收水槽116中的一或多者，或從儲存槽106、反應室110、112、淨水槽114和/或回收水槽116中的一或多者轉移。在一些實施例中，一或多個泵浦120耦接至控制器108，控制器108可以控制一或多個泵浦120以便控制被轉移的材料的流速和/或體積。

在本揭露的一態樣中，可以利用合適的設備(例如，設備100)來回收廢電池。具體地，在一些實施例中，如設備100的設備可用於回收廢鋰離子電池中發現的各種金屬的鹽，如鋰、鋁、銅、鐵、鎳、鈷和錳的鹽。

圖2顯示了根據本揭露的至少一些實施例的用於從廢鋰離子電池獲得金屬鹽的方法200的流程圖。方法200可包括在202處使瀝取溶劑與廢鋰離子電池的一部分接觸以獲得第一分散液。在204，透過向電極分散液施加微波輻射，將第一分散液加熱至約50℃至約90℃範圍內的溫度。在206，透過受控施加微波輻射，將加熱的第一分散液的溫度維持在約50℃至約90℃的範圍內持續約10秒至約5分鐘的時間。在208，過濾第一分散液以獲得第一濾液。在210，使第一鹼與第一濾液接觸以將第一濾液的pH增加至第一預定值，在所述第一預定值從第一濾液中沉澱出第一金屬鹽。

在一些實施例中，廢鋰離子電池的一部分是透過使鋰離子電池破碎而獲得的。用於獲得鋰離子電池的合適部分的程序還可以包括諸如經由一系列篩子分離壓碎部分以分離不同尺寸的材料的步驟。例如，在一些實施例中，分離可包括利用合適的篩子將尺寸在約0.5毫米至約5毫米範圍內的粗碎片分離，隨後進一步利用第二合適的篩子將尺寸在約50微米至約0.5毫米範圍內的細碎片分離。

廢鋰離子電池的一部分，例如細小碎片和/或黑色物質，可以被引入到反應室中，其中在202處，細小碎片和/或黑色物質(為了方便參考，在下文中統稱為「黑色物質」)與瀝取溶劑接觸。在一些實施例中，瀝取溶劑可包括酸，例如硫酸、鹽酸、草酸等。在一些實施例中，瀝取溶劑可包括多於一種酸。

在一些實施例中，瀝取溶劑也可包括氧化劑，例如過氧化氫或硝酸。在一些實施例中，瀝取溶劑酸的濃度可在約0.5N至約10N的範圍內。在一些實施例中，瀝取溶劑可具有約0的pH。在一些實施例中，瀝取溶劑的pH可在約0至約7.0的範圍內。在一些實施例中，將瀝取溶劑從儲存槽引入反應室。瀝取溶劑的引入量和/或流速可以透過控制器來控制。

表7提供了根據一個範例的瀝取溶劑中所使用的各種材料的濃度。

將瀝取溶劑引入反應室後，攪拌瀝取溶劑和黑色物質，例如使用攪拌器(其可以或可以不由控制器控制)，以形成第一分散液。

接著，在204處，將微波輻射施加到第一分散液，以便將第一分散液加熱至約50℃至約90℃範圍內的溫度。因此，在206處，可以將第一分散液加熱至例如約50℃、約55℃、約60℃、約65℃、約70℃、約75℃、約80℃、約85℃、約90℃的溫度，或這些值中任意兩個值之間的任何溫度。

在一些實施例中，微波輻射的施加由控制器控制，所述控制器使用反應室中的溫度(例如，使用耦接至控制器的溫度感測器確定)作為回授參數。在一些實施例中，控制器可以是比例-積分-微分(PID)控制器，但是在本揭露的範圍內可以預期的是其他類型的控制器。

此外，在一些實施例中，在加熱的同時攪拌反應室中的第一分散液。攪拌第一分散液可有助於將透過施加微波輻射生成的熱量更均勻地分佈在第一分散液中。額外地或替代地，可以在加熱程序期間透過施加例如超音波來對第一分散液進行超音波處理。

一旦第一分散液的溫度達到期望值，在208處，繼續施加微波輻射以便將溫度維持在期望值達約10秒至約5分鐘範圍內的一段時間。例如，第一分散液的溫度可維持在期望值約10秒、約15秒、約20秒、約25秒、約30秒、約35秒、約40秒、約45秒、約50秒、約55秒、約60秒、約70秒、約80秒、約90秒、約100秒、約120秒、約140秒、約160秒、約180秒、約200秒、約220秒、約240秒、約260秒、約280秒、約300秒或這些值中的任何兩個之間的任何時間量。

在一些實施例中，在204處微波輻射的連續施加是使用控制器(例如，204中使用的相同控制器)來控制的。應理解，連續施加微波輻射並不一定意味著持續施加微波輻射。因此，在一些實施例中，在206處，可以用脈衝形式施加微波輻射。每個脈衝可具有範圍從約0.5秒至5秒或更長的脈衝寬度。微波脈衝可能具有或可能不具有相同的峰值功率。因此，在一些實施例中，微波輻射的連續施加可以包括微波輻射的脈衝波的施加以及控制參數，例如脈衝寬度、脈衝的峰值功率、脈衝速率以及微波輻射施加到第一分散液的總時間量。

此外，在206處，可以攪拌和/或使用超音波來超音波處理第一分散液，以便透過第一分散液更均勻地分散由於施加微波輻射而生成的熱量。

將第一分散液的溫度維持一段預定時間後，在208處，過濾第一分散液以獲得第一濾液。在一些實施例中，在208處過濾之前，可以將第一分散液冷卻至室溫。在一些實施例中，過濾第一分散液可以包括使第一分散液通過一個或多個過濾器、篩網或篩子。在一些實施例中，過濾器、篩網或篩子可被設計或選擇為能夠分離具有不同尺寸的固體物質。例如，第一篩網、過濾器或篩子可以分離尺寸大於約1毫米的固體物質；第二篩網、過濾器或篩子可分離尺寸在約0.5毫米至約1毫米範圍內的固體物質；第三篩網、過濾器或篩子可分離尺寸在約0.1毫米至約0.5毫米範圍內的固體物質；第四篩網、過濾器或篩子可分離尺寸在約50微米至約100微米範圍內的固體物質；第五篩網、過濾器或篩子可分離尺寸在約10微米至約50微米範圍內的固體物質；第六篩網、過濾器或篩子可分離尺寸在約1微米至約10微米範圍內的固體物質；等等。

應理解，來自黑色物質的貴金屬的鹽溶解在瀝取溶劑中，並且過濾程序移除黑色物質的不溶解部分，其主要包括石墨。因此，在208結束時，第一濾液主要包括電池中包括的貴金屬的溶解金屬酸鹽。換句話說，第一濾液可包括處於最高氧化態的金屬離子(因為瀝取溶劑中存在氧化劑)。

接著可以將第一濾液轉移至另一個反應室，例如沉澱室，其中在210處，第一鹼與第一濾液接觸。第一鹼可以是溶液或固體。在一些實施例中，第一鹼包括一或多種鹼性鹽，例如碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨、磷酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氨等。

在一些實施例中，可以將第一鹼逐漸引入沉澱室中以逐漸增加第一濾液的pH。隨著第一濾液的pH增加，不同的金屬離子可以與第一鹼反應，致使形成對應的金屬鹼鹽，其通常不溶於水。因此，隨著第一濾液的pH增加，不同的金屬鹼鹽可以在不同的pH值下從第一濾液中沉澱出來。

在一些實施例中，在第一濾液的pH達到第一金屬鹼鹽沉澱出的第一預定值後，過濾第一濾液的剩餘部分以獲得第二濾液。在一些實施例中，將第二濾液轉移至另一個沉澱室。在一些實施例中，使第二鹼(其可以與第一鹼相同或不同)與第二濾液接觸以進一步增加第二濾液的pH，直到第二濾液的pH達到第二金屬鹼鹽沉澱出來的第二預定值。

在一些實施例中，所述程序可以連續地依序增加對應濾液的pH至不同的預定值，在所述不同的預定值下不同的金屬鹼鹽從濾液中沉澱出來，直到所有貴金屬作為不同的金屬鹼鹽從濾液中移除，而濾液的其餘部分包括在不溶性金屬鹼鹽沉澱後仍可溶於水的金屬部分的金屬氫氧化物的混合物。

圖3顯示了根據本揭露的至少一些實施例的用於從廢鋰離子電池獲得金屬鹽的範例程序的程序流程圖。表8提供了程序流程圖中使用的縮寫及其對應意義的清單。

圖3顯示了不同的沉澱單元PU01-PU08，其中透過依序增加其中濾液的pH來沉澱不同的金屬鹼鹽。因此，例如，當濾液的pH在2.5-3.2的範圍內時，鐵在第一沉澱單元PU01處沉澱。一旦移除不溶性鐵鹽，將所得溶液轉移至第二沉澱單元PU02，其中添加更多的鹼以將pH提高到3.0-4.0的範圍內，此時不溶性鋁鹽沉澱。可以進一步繼續添加鹼，將pH提高到4.2-4.9的範圍內，此時鈷沉澱，接著提高到5.0-5.8的範圍內，此時銅沉澱，依此類推，直到從溶液中沉澱出錳(pH範圍為5.0-6.0)、鎳(pH範圍為6.1-7.6)和鋰(pH範圍為8.5-10.5)。

本領域普通技術人員將理解，雖然圖3的程序流程圖顯示鐵作為磷酸鹽沉澱，鋁作為氫氧化物沉澱，但其他金屬鹼鹽可以根據鹼在不同的pH值下沉澱。因此，例如，取決於所使用的特定鹼，所有金屬鹽可以作為磷酸鹽或碳酸鹽沉澱，並且將在不同的對應pH值下沉澱。有利的是，由於pH範圍是可控制的，並且在特定的pH範圍內只能沉澱特定的金屬鹽，因此所得沉澱物具有高純度。

本領域普通技術人員將進一步理解，金屬鹼鹽由於其在水中的溶解度低而從濾液中沉澱出來。然而，這些金屬鹼鹽並非完全不溶，因此，一些金屬可能保留在溶液中。因此，即使在加入飽和量的鹼之後(例如，當濾液的pH在13.5-14.0的範圍內時)，剩餘的溶液主要是各種金屬氫氧化物的混合物。

在一些實施例中，使用酸，例如硫酸來中和最終濾液以使溶液的pH處於中性範圍內。接著可以蒸發中和的溶液以獲得鹽和可以將其回收到所述程序中的水。

因此，本揭露提供了用於從廢鋰離子電池獲得金屬鹽的系統和方法。本文所揭露的方法是低溫方法，其使用微波輻射來加熱黑色物質的分散液以提高能量效率。此外，由於所述程序不需要熔煉或其他高溫程序，因此沒有氣體排放，實現了零污染。有利的是，所述程序中使用的水也可以回收利用，進一步減少浪費。 範例

使用本文所揭露的方法使用回收100kg的LCO、LNCA、NMC622和LFP(貢獻25wt%)電池以回收電極金屬。

表9提供了在所述程序之後回收的電極金屬的量。

進一步的考量

在一些實施例中，本文中的任何條款可以附屬於任何一個獨立條款或任何一個附屬條款。在一態樣中，任何條款(例如，附屬或獨立條款)可以與任何其他一或多個條款(例如，附屬或獨立條款)組合。在一態樣中，請求項可以包括在條款、句子、短語或段落中列舉的一些或全部詞語(例如，步驟、操作、裝置或部件)。在一態樣中，請求項可以包括一或多個條款、句子、短語或段落中列舉的一些或全部詞語。在一態樣中，可以刪除每個條款、句子、短語或段落中的一些詞語。在一態樣中，可以將額外的詞語或元件添加到條款、句子、短語或段落。在一態樣中，可以在不利用本文所描述的部件、元件、功能或操作中的一些的情況下實現主題技術。在一態樣中，本主題技術可利用額外的部件、元件、功能或操作來實現。

例如，根據下面描述的各種態樣來說明本主題技術。為了方便起見，本主題技術的各種態樣的各種範例被描述為編號的條款(1、2、3等)。這些作為範例提供並且不限制主題技術。需要注意的是，任何附屬條款可以用任何組合進行組合，並置於對應的獨立條款中，例如條款1或條款5。其他條款可用類似的方式提出。

條款1.一種從廢鋰離子(Li-ion)電池中獲取金屬鹽的方法，所述方法包含：使瀝取溶劑與所述廢鋰離子電池的一部分接觸，以獲得第一分散液；透過施加微波輻射將所述第一分散液加熱至50℃至90℃範圍內的溫度；透過進一步對加熱的第一分散液施加微波輻射，將所述第一分散液的所述溫度維持在50℃至90℃範圍內持續10秒到5分鐘範圍的一段時間；過濾所述第一分散液，以獲得第一濾液；以及將第一鹼與所述第一濾液接觸以將所述第一濾液的pH增加至第一預定值，第一金屬鹽在所述第一預定值下從所述第一濾液沉澱出來。

條款2.如條款1的方法，其中所述第一金屬鹽包含鋰、鋁、鐵、鈷、銅、錳和/或鎳。

條款3.如條款1的方法，其中所述瀝取溶劑包含硫酸。

條款4.如條款3的方法，其中所述瀝取溶劑還包含氧化劑。

條款5.如條款4的方法，其中所述氧化劑是過氧化氫。

條款6.如條款1的方法，其中所述瀝取溶劑的pH在0至7.0的範圍內。

條款7.如條款1的方法，其中加熱所述第一分散液還包含在施加所述微波輻射的同時攪拌所述第一分散液。

條款8.如條款1的方法，其中維持所述第一分散液的所述溫度包含使用控制器來控制所述微波輻射的施加。

條款9.如條款1的方法，其中加熱所述第一分散液包含將所述第一分散液加熱至60℃至80℃範圍內的溫度。

條款10.如條款1的方法，其中維持所述溫度包含將所述第一分散液的所述溫度維持在60℃至80℃的範圍內持續30秒至5分鐘的範圍內的一段時間。

條款11.如條款1的方法，其中所述廢鋰離子電池的所述部分包含金屬片以及包含石墨和金屬氧化物的黑色物質。

條款12.如條款11的方法，其中過濾所述第一分散液包含透過篩子過濾所述第一分散液。

條款13.如條款1的方法，其中加熱所述第一分散液還包含在施加所述微波輻射的同時連續攪拌所述第一分散液。

條款14.如條款1的方法，其中維持所述第一分散液的所述溫度還包含在施加所述微波輻射的同時連續攪拌所述第一分散液。

條款15.如條款1的方法，其中所述第一鹼包含碳酸鈉和/或碳酸銨。

條款16.如條款1的方法，還包含在所述第一金屬鹽沉澱之後獲得第二濾液。

條款17.如條款16的方法，還包含使第二鹼與所述第二濾液接觸以將所述第二濾液的pH增加至第二預定值以沉澱第二金屬鹽。

條款18.一種用於回收廢鋰離子電池的系統，所述系統包含：破碎機，其配置成將所述廢鋰離子電池的電池單元分解成碎片；清潔室，其配置成清潔所述碎片；一或多個儲存槽，其配置成儲存化學物質，其包括儲存第一鹼的至少一個第一儲存槽；兩個或更多反應室，其經由一或多個泵浦和閥耦接至所述一或多個儲存槽，所述兩個或更多反應室中的至少第一個反應室係耦接至微波生成器，所述微波生成器配置成向所述第一反應室中的反應物提供微波輻射，而所述兩個或更多反應室中的至少第二個反應室係耦接至所述第一儲存槽；以及控制器。所述控制器係配置成控制：所述一或多個泵浦和/或所述一或多個閥，以調節從所述一或多個儲存槽轉移至所述兩個或多個反應室中的對應反應室的化學物質的轉移速率和量，以及所述微波生成器，以調節提供給所述第一反應室的微波輻射量，以將所述第一反應室中的所述反應物加熱至預定範圍內的溫度，並將所述反應物的所述溫度維持在所述預定範圍內持續一段預定時間。將清潔後的碎片放置在所述第一反應室中以與瀝取溶劑接觸。將來自所述第一反應室的反應產物的第一濾液轉移至所述第二反應室，以與所述第一鹼接觸，以將所述第一濾液的pH升高至第一預定值，以沉澱第一金屬鹽。

條款19.如條款18的系統，其中所述一或多個反應室中的至少一者包括配置成攪拌其中的所述反應物的攪拌器。

條款20.如條款18的系統，其中所述破碎機包含配置成維持在真空下和/或具有惰性大氣的腔室。

條款21.如條款18的系統，其中所述瀝取溶劑包含硫酸和氧化劑。

條款22.如條款18的系統，其中所述預定溫度範圍為50℃至90℃。

條款23.如條款18的系統，其中所述一段預定時間在10秒到5分鐘的範圍內。

條款24.如條款18的系統，其中所述瀝取溶劑具有在0至7.0範圍內的pH。

條款25.如條款18的系統，其中維持所述溫度包含將所述電極分散液的所述溫度維持在60℃至80℃範圍內持續30秒至5分鐘範圍內的一段時間。

條款26.如條款18的系統，其中所述第一鹼包含碳酸鈉和/或碳酸銨。

提供前述描述以使本領域技術人員能夠實踐本文所述的各種配置。雖然已經參考各種附圖和配置具體描述了本主題技術，但是應當理解，這些僅用於說明目的並且不應被視為限制本主題技術的範圍。

可能有許多其他方式來實現本主題技術。本文所描述的各種功能和元件可以與所示的那些不同地劃分，而不脫離本主題技術的範圍。對這些配置的各種修改對於本領域技術人員來說將是顯而易見的，並且本文中定義的一般原理可以施加於其他配置。因此，本領域普通技術人員可以對本主題技術進行許多改變和修改，而不脫離本主題技術的範圍。

應理解，所揭露程序中的步驟的具體順序或層次結構是範例性方法的說明。基於設計偏好，應理解，可以重新佈置程序中步驟的具體順序或層次結構。有些步驟可以同時執行。所附方法請求項以範例順序呈現各個步驟的元件，並且不意味著限於所呈現的特定順序或層次結構。

如本文所用，數量之前的用語「約」表示與所述數量的變異。此變異可能是由製造公差致使的，也可能是由於測量技術的差異造成的。在某些情況下，與所列值的變異可能高達10%。本領域普通技術人員將理解，特定量的變化可以是上下文相關的，並且因此，例如，微米或奈米尺度的尺寸的變化可以不同於米尺度的變化。

如本文所使用的，一系列項目之前的短語「至少一個」，以及用語「和」或「或」來分隔任何項目，修改整個列表，而不是列表的每個成員(即每個項目)。短語「至少一個」並不要求選擇列出的每一項目中的至少一項目；相反，所述短語允許包括任意一項目中的至少一項目、和/或多項目的任意組合中的至少一項、和/或每項目中的至少一項目的含義。舉例來說，短語「A、B和C中的至少一者」或「A、B或C中的至少一者」各自指的是僅A、僅B或僅C；A、B和C的任意組合；和/或A、B和C中每一個的至少一個。

本揭露所使用的「頂部」、「底部」、「前部」、「後部」等用語應被理解為指稱任意參考系，而不是指普通的重力參考系。因此，頂表面、底表面、前表面和後表面可以在重力參考系中向上、向下、對角線地或水平地延伸。

此外，關於在說明書或申請專利範圍中使用用語「包括」、「具有」等，此類用語意於以類似於當用語「包含」被用作請求項中的過渡詞語時「包含」被解釋的方式包含在內。

本文所使用的詞語「範例性」意指「用作範例、實例或說明」。本文中描述為「範例性」的任何實施例不一定被解釋為比其他實施例較佳或有利。

除非特別說明，否則對單數元件的參照並非意於表示「一個且僅一個」，而是表示「一或多個」。陽性代名詞(例如，他的)包括陰性和中性(例如，她和它)，反之亦然。用語「一些」指的是一或多個。底線和/或斜體的標題和副標題僅是為了方便而使用，並不限制本主題技術，並且不結合對本主題技術的描述的解釋而參照。本領域普通技術人員已知或以後將知道的與貫穿本揭露所描述的各種配置的元件的所有結構和功能等同物透過參照明確地併入本文並且意於被本主題技術涵蓋。此外，本文所揭露的任何內容均不意於獻給公眾，無論此類揭露是否在上述描述中明確敘述。

100:設備 102:破碎機 104:清潔室 106:儲存槽 108:控制器 110:分離室 112:沉澱室 114:淨水槽 116:回收水槽 120:泵浦 200:方法 202:步驟 204:步驟 206:步驟 208:步驟 210:步驟

以下參考附圖描述本揭露的說明性實施例的各種特徵。所述說明性實施例意於說明本發明，但不限制本發明。附圖包含以下圖形：

[圖1]示意性地顯示了根據本揭露的至少一些實施例的用於回收廢鋰離子電池的設備。

[圖2]顯示了根據本揭露的至少一些實施例的從廢鋰離子電池獲得金屬鹽的方法的流程圖。

[圖3]是根據本揭露的至少一些實施例的從廢鋰離子電池獲得金屬鹽的方法中使用之程序的程序流程圖。

202:步驟

204:步驟

206:步驟

208:步驟

210:步驟

Claims (26)

1. 一種從廢鋰離子(Li-ion)電池中獲取金屬鹽的方法，所述方法包含： 使瀝取溶劑與所述廢鋰離子電池的一部分接觸，以獲得第一分散液； 透過施加微波輻射將所述第一分散液加熱至50℃至90℃範圍內的溫度； 透過進一步對加熱的第一分散液施加微波輻射，將所述第一分散液的所述溫度維持在50℃至90℃範圍內持續10秒到5分鐘的範圍的一段時間； 過濾所述第一分散液，以獲得第一濾液；以及 使第一鹼與所述第一濾液接觸以將所述第一濾液的pH增加至第一預定值，第一金屬鹽在所述第一預定值下從所述第一濾液沉澱出來。
2. 如請求項1的方法，其中所述第一金屬鹽包含鋰、鋁、鐵、鈷、銅、錳和/或鎳。
3. 如請求項1的方法，其中所述瀝取溶劑包含硫酸。
4. 如請求項3的方法，其中所述瀝取溶劑還包含氧化劑。
5. 如請求項4的方法，其中所述氧化劑是過氧化氫。
6. 如請求項1的方法，其中所述瀝取溶劑具有在0至7.0範圍內的pH。
7. 如請求項1的方法，其中加熱所述第一分散液還包含在施加所述微波輻射的同時攪拌所述第一分散液。
8. 如請求項1的方法，其中將所述第一分散液的所述溫度維持包含使用控制器來控制所述微波輻射的施加。
9. 如請求項1的方法，其中將所述第一分散液加熱包含將所述第一分散液加熱至60℃至80℃範圍內的溫度。
10. 如請求項1的方法，其中將所述溫度維持包含將所述第一分散液的所述溫度維持在60℃至80℃的範圍內持續30秒至5分鐘的範圍內的一段時間。
11. 如請求項1的方法，其中所述廢鋰離子電池的所述部分包含金屬片以及包含石墨和金屬氧化物的黑色物質。
12. 如請求項11的方法，其中過濾所述第一分散液包含透過篩子過濾所述第一分散液。
13. 如請求項1的方法，其中加熱所述第一分散液還包含在施加所述微波輻射的同時連續攪拌所述第一分散液。
14. 如請求項1的方法，其中維持所述第一分散液的所述溫度還包含在施加所述微波輻射的同時連續攪拌所述第一分散液。
15. 如請求項1的方法，其中所述第一鹼包含碳酸鈉和/或碳酸銨。
16. 如請求項1的方法，還包含在所述第一金屬鹽沉澱之後獲得第二濾液。
17. 如請求項16的方法，還包含使第二鹼與所述第二濾液接觸以將所述第二濾液的pH增加至第二預定值以沉澱第二金屬鹽。
18. 一種用於回收廢鋰離子電池的系統，所述系統包含： 破碎機，其配置成將所述廢鋰離子電池的電池單元分解成碎片； 清潔室，其配置成清潔所述碎片； 一或多個儲存槽，其配置成儲存化學物質，其包括儲存第一鹼的至少一個第一儲存槽； 兩或更多個反應室，其經由一或多個泵浦和閥耦接至所述一或多個儲存槽，所述兩個或更多反應室中的至少第一反應室係耦接至微波生成器，所述微波生成器配置成向所述第一反應室中的反應物提供微波輻射，而所述兩或更多個反應室中的至少第二反應室係耦接至所述第一儲存槽；以及 控制器，其配置成控制： 所述一或多個泵浦和/或所述一或多個閥，以調節從所述一或多個儲存槽轉移至所述兩或更多個反應室中的對應反應室的化學物質的轉移速率和量，以及 所述微波生成器，以調節提供給所述第一反應室的微波輻射量，以將所述第一反應室中的所述反應物加熱至預定範圍內的溫度，並將所述反應物的所述溫度維持在所述預定範圍內持續一段預定時間， 其中將清潔後的碎片放置在所述第一反應室中以與瀝取溶劑接觸，以及 其中將來自所述第一反應室的反應產物的第一濾液轉移至所述第二反應室，以與所述第一鹼接觸，以將所述第一濾液的pH升高至第一預定值，以沉澱第一金屬鹽。
19. 如請求項18的系統，其中所述一或多個反應室中的至少一者包括配置成攪拌其中的所述反應物的攪拌器。
20. 如請求項18的系統，其中所述破碎機包含配置成維持在真空下和/或具有惰性大氣的腔室。
21. 如請求項18的系統，其中所述瀝取溶劑包含硫酸和氧化劑。
22. 如請求項18的系統，其中所述預定溫度範圍為50℃至90℃。
23. 如請求項18的系統，其中所述一段預定時間在10秒到5分鐘的範圍內。
24. 如請求項18的系統，其中所述瀝取溶劑具有在0至7.0範圍內的pH。
25. 如請求項18的系統，其中維持所述溫度包含將所述電極分散液的所述溫度維持在60℃至80℃範圍內持續30秒至5分鐘範圍內的一段時間。
26. 如請求項18的系統，其中所述第一鹼包含碳酸鈉和/或碳酸銨。

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