[發(fā)明專(zhuān)利]一種廢舊磷酸鐵鋰電池多組分回收利用的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110493702.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113285135A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭鐵江;曹圣平;陳電華;唐義;蔣華鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧夏百川新材料有限公司;江蘇百川高科新材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/54
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/54;H01M10/0525;C01B25/45;C01B32/05;C01B32/205;C01D15/08
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 張成文

本發(fā)明公開(kāi)了一種廢舊磷酸鐵鋰電池多組分回收利用的方法，包括以下步驟：將放電處理后的廢舊磷酸鐵鋰電池破殼拆解、分離；將電池芯處理得到溶劑回收液；將電池芯粉碎、分選后得到磷酸鐵鋰粗粉、銅粉和鋁粉；磷酸鐵鋰粗粉加入到酸液中反應(yīng)，過(guò)濾后得到酸浸液和碳渣，將碳渣進(jìn)行水洗、烘干得到高碳石墨；酸浸液調(diào)節(jié)PH值，加入還原劑進(jìn)行除銅，過(guò)濾后得到除銅液和銅渣；將除銅液加入氧化劑、適量磷源得到正磷酸鐵；將沉鐵液加入堿液得到除鋁液和鋁渣；將沉鋁液加入堿液得到堿化液和堿性渣；將堿化液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮得到富鋰溶液加入到碳酸鈉溶液中得到碳酸鋰。本發(fā)明涉及電池回收利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是提供了一種廢舊磷酸鐵鋰電池多組分回收利用的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池回收利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種廢舊磷酸鐵鋰電池多組分回收利用的方法。

背景技術(shù)

在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下，我們的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，動(dòng)力電池出貨量從2009年的0.03GWh上升至2018年的57GWh，增長(zhǎng)超千倍；截止到2020年3月底，我國(guó)新能源汽車(chē)?yán)塾?jì)總產(chǎn)量超過(guò)428萬(wàn)輛，動(dòng)力蓄電池累計(jì)配套量約209GWh，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)居世界首位，并且呈現(xiàn)逐步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

鋰動(dòng)力電池的壽命通常為5～8年，早期推廣的新能源汽車(chē)動(dòng)力電池已經(jīng)大規(guī)模報(bào)廢，到2020年底動(dòng)力電池累計(jì)退役量將達(dá)20萬(wàn)噸；由于鋰電池含有重金屬和氟化物，處置不當(dāng)將對(duì)環(huán)境帶來(lái)極大的危害；此外廢舊鋰動(dòng)力電池含有大量的鎳、鈷、鋰等有價(jià)值元素，實(shí)現(xiàn)廢舊鋰電池的回收可以緩解上游的原材料供應(yīng)緊張的問(wèn)題，所以實(shí)現(xiàn)廢舊電池回收具有重大的意義，是新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的保障。

由于磷酸鐵鋰材料具有安全性好、循環(huán)性能優(yōu)良和成本低的優(yōu)點(diǎn)，在新能源客車(chē)和儲(chǔ)能領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著國(guó)家補(bǔ)貼政策的退坡，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)更加突出，磷酸鐵鋰的市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，目前有不少企業(yè)和個(gè)人從事磷酸鐵鋰廢舊電池回收的研究和開(kāi)發(fā)工作。

CN 107739830 A提出了《一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料的回收方法》，先將廢舊磷酸鐵鋰電池拆解得到的正極片置于含有稀堿液的超聲處理使得磷酸鐵鋰材料和鋁箔分離，再將磷酸鐵鋰材料烘干后進(jìn)行在常溫條件下酸浸并控制酸性溶液的量，使得反應(yīng)完成后溶液pH為2.5～6.5，鐵以磷酸鐵的形式存在于不溶渣中，其中鋰的浸出率大于97％、鐵的浸出率小于0.1％，過(guò)濾得到濾液和不溶的磷酸鐵，將不溶渣熱處理除去其中的有機(jī)物得到正磷酸鐵，濾液凈化富集后加入磷酸三鈉反應(yīng)得到磷酸鋰。整個(gè)回收過(guò)程中鋰和鐵的收率分別達(dá)到96％和99.5％。

該方法以磷酸鐵鋰正極片為原料，用含稀堿液處理磷酸鐵鋰時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋰和磷酸根的大量損失，而且后續(xù)過(guò)程沉鐵過(guò)程的調(diào)節(jié)控制為常溫，pH＝2.5～6.5，這顯然違反常理，正磷酸鐵的合成溫度一般為75～95℃，PH值范圍2.0～2.4，繼續(xù)提高pH值會(huì)形成氫氧化鐵，所用這個(gè)反應(yīng)條件制備磷酸鐵鋰所用的正磷酸鐵是不適宜的，而且由于磷酸鋰活性低，將磷酸鐵鋰廢舊電池中的鋰以磷酸鋰的形式固化液也不是最佳的選擇。

CN 106495122 A提出了《一種廢舊磷酸鐵鋰正極片回收磷酸鐵前驅(qū)體的方法》，其過(guò)程將磷酸鐵鋰正極片煅燒，使得活性粉末與集流體鋁箔分離，篩分得到活性粉末；向得到的活性粉末中加入鹽酸，控制pH值，使得活性粉末溶解，過(guò)濾，收集濾液；向?yàn)V液中加入氫氧化鋰調(diào)節(jié)濾液的pH值反應(yīng)一段時(shí)間，有沉淀析出，過(guò)濾，收集沉淀和濾液；將收集到的沉淀洗滌干燥，然后與石墨混合分散于乙醇中，球磨，一段時(shí)間后烘干得到磷酸亞鐵；將磷酸亞鐵與前一步驟得到濾液混合，球磨，得到產(chǎn)物磷酸鐵鋰。本發(fā)明中，在煅燒正極材料的步驟中，磷酸鐵鋰中部分鐵元素會(huì)被氧化為氧化鐵，因此將正極材料中的鐵元素都制成磷酸鐵前驅(qū)體，再進(jìn)一步制成磷酸鐵鋰正極材料。

根據(jù)實(shí)施例1描述：

(1)將磷酸鐵鋰正極片在200～600℃的條件下煅燒，0.5h,將磷酸鐵鋰活性物質(zhì)與集流體鋁箔分離，并篩分，將獲得的磷酸鐵鋰活性粉末置于空氣氣氛中在600℃的條件下繼續(xù)煅燒3.5h，使得磷酸鐵鋰中的鐵被氧化為氧化鐵。