[發(fā)明專利]一種從廢舊磷酸鐵鋰電池中回收鋰的方法、以及回收鋰和磷酸鐵的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010553953.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111675203B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高潔;夏永高
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C01B25/37
• 分類(lèi)號(hào): C01B25/37;C01D15/08;C22B7/00;C22B26/12;H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 豆貝貝

本發(fā)明提供了一種從廢舊磷酸鐵鋰電池中回收鋰的方法，以及回收鋰和磷酸鐵的方法。本發(fā)明提供的回收鋰的方法中，將廢舊磷酸鐵鋰電池經(jīng)前處理后，獲得正負(fù)極粉，再將正負(fù)極粉與水、濃硫酸及氨水反應(yīng)，形成含鋰溶液和鐵磷渣，經(jīng)固液分離將二者分離，獲得一次浸出液和含碳鐵磷渣；將正負(fù)極粉再與一次浸出液、濃硫酸及氨水反應(yīng)，經(jīng)固液分離，獲得二次浸出液和含碳鐵磷渣；所得二次浸出液經(jīng)加堿調(diào)節(jié)pH后、固液分離除去鐵、鋁等雜質(zhì)，得到除雜液，所得除雜液直接與碳酸鈉反應(yīng)，形成碳酸鋰產(chǎn)品。本發(fā)明提供的上述方法能夠簡(jiǎn)化回收過(guò)程，提高含鋰溶液中的鋰濃度，無(wú)需蒸發(fā)濃縮便可沉鋰生成碳酸鋰，回收率較高；且碳酸鋰產(chǎn)品符合電池用碳酸鋰行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別涉及一種從廢舊磷酸鐵鋰電池中回收鋰的方法，以及回收鋰和磷酸鐵的方法。

背景技術(shù)

磷酸鐵鋰動(dòng)力電池化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、安全性能好且使用壽命較長(zhǎng)，同時(shí)由于原材料價(jià)格低廉，其仍占據(jù)動(dòng)力電池半壁江山，近年來(lái)在各種電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能領(lǐng)域上應(yīng)用廣泛。大量生產(chǎn)、應(yīng)用的背后意味著每年都會(huì)有大量的廢棄磷酸鐵鋰電池的產(chǎn)生。根據(jù)中汽協(xié)新能源車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)數(shù)據(jù)測(cè)算磷酸鐵鋰材料電池市場(chǎng)保有量，推算出2020年退役磷酸鐵鋰電池20.31GWh，18.47萬(wàn)噸。2025年退役磷酸鐵鋰電池33.96GWh，21.23萬(wàn)噸，因此從回收市場(chǎng)看來(lái)，退役動(dòng)力磷酸鐵鋰電池回收利用是具有廣闊發(fā)展前景的。同時(shí)，從環(huán)境角度分析，雖然報(bào)廢的鋰離子電池不含鉛、鎘、汞等重金屬，對(duì)環(huán)境污染相對(duì)較小，但是含有鋰等有價(jià)金屬，電解液中含有的LiPF₆、LiBF₄等具有強(qiáng)腐蝕性，遇水劇烈反應(yīng)產(chǎn)生HF等有毒物質(zhì)，其電池隔膜通常含有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)，燃燒會(huì)產(chǎn)生CO、醛和有機(jī)酸等有機(jī)物污染，處置不當(dāng)易造成嚴(yán)重的污染和資源浪費(fèi)。廢棄磷酸鐵鋰電池中含有稀貴金屬，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，因此，如何科學(xué)綠色高效回收廢舊磷酸鐵鋰電池已成為當(dāng)前回收領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)。

廢舊磷酸鐵鋰電池濕法回收工藝一般分為氧化法回收工藝和非氧化回收工藝，氧化法回收工藝一般在浸出反應(yīng)過(guò)程中會(huì)加入氧化劑，以達(dá)到使鋰浸出而鐵磷無(wú)法浸出的目的，通過(guò)一定的除雜手段可以獲得含鋰溶液，進(jìn)一步可以獲得鋰產(chǎn)品，含碳鐵磷渣一般不做處理。非氧化回收工藝一般在浸出過(guò)程時(shí)，鋰、鐵、磷、鋁、銅等均可以浸出，通過(guò)一定除雜手段純度較高的鋰、鐵、磷溶液，母液為含鋰溶液，鋰濃度遠(yuǎn)低于氧化法獲得的鋰溶液。

專利申請(qǐng)CN109088120A公開(kāi)了一種廢舊磷酸鐵鋰極片制備電池級(jí)碳酸鋰的方法，該法以廢舊磷酸鐵鋰極片為原料，經(jīng)過(guò)釋放電量、氧化焙燒得到含磷酸鐵鋰活性物質(zhì)和集流體鋁箔的極片焙燒料，焙燒料經(jīng)過(guò)粉碎、篩分得到磷酸鐵鋰極片粉，將磷酸鐵鋰極片粉與酸反應(yīng)得到HFePO₄和含鋰溶液，含鋰溶液加堿調(diào)pH除雜后的濾液與碳酸鈉反應(yīng)生成電池級(jí)碳酸鋰。

專利申請(qǐng)CN109179358A公開(kāi)了一種從廢舊磷酸鐵鋰電池中制備電池級(jí)磷酸鐵的方法，該法以廢舊磷酸鐵鋰電池為原料，通過(guò)電池拆解和分離、堿浸、酸浸、氧化、沉淀以及煅燒可制備無(wú)水電池級(jí)磷酸鐵，含鋰溶液重復(fù)補(bǔ)酸后再浸出新濾渣，可提高溶液中鋰的濃度和鋰的回收率，降低鋰回收成本。

專利申請(qǐng)CN106684485A公開(kāi)了一種酸浸法回收處理廢舊磷酸鐵鋰正極材料的方法，該法以廢舊磷酸鐵鋰正極材料為原料，經(jīng)過(guò)加酸酸浸，過(guò)濾，濾液加氧化劑氧化，加入表面活性劑后，調(diào)節(jié)溶液pH，在一定溫度下反應(yīng)生成磷酸鐵沉淀和含鋰濾液。

上述現(xiàn)有技術(shù)中在回收鋰時(shí)其回收流程長(zhǎng)，鋰液濃度低，難以直接沉鋰制備碳酸鋰產(chǎn)品，在得到鋰液后需要進(jìn)行蒸發(fā)濃縮等其它處理后才可進(jìn)行后續(xù)碳酸鋰的制備，過(guò)程復(fù)雜、成本高，且回收效果欠佳。另外，現(xiàn)有技術(shù)中，涉及同時(shí)回收鋰和磷酸鐵的，均是先回收合成磷酸鐵，再對(duì)剩余含鋰溶液處理來(lái)回收鋰，整體流程較長(zhǎng)，且回收效果欠佳。

發(fā)明內(nèi)容