[發明專利]一種磷酸鐵鋰電池廢料制備高純磷酸鐵的方法

有效

• 申請號: 202110504616.2
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113415793B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 王成彥;馬保中;曹志河;張家靚;陳永強;王朵朵
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C01B25/37;C01B25/234;C22B26/12;C22B7/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明公開了一種磷酸鐵鋰電池廢料制備高純磷酸鐵的方法，屬于電池廢料資源回收技術領域。該方法首先采用氧化提鋰工藝分離富集磷酸鐵鋰電池廢料中的有價金屬鋰，然后對浸出渣進行高磷酸溶鐵處理，反應結束后固液分離，得到不溶物和浸出液；浸出液稀釋調pH，通過高溫結晶制備高純磷酸鐵；結晶余液經過磷酸再生?蒸發濃縮工藝實現初始磷酸的再生循環。本方法工藝流程短，無額外的中和劑、沉淀劑以及酸引入，成本低，對環境友好；制備得到高純度的磷酸鐵，可用于鋰離子電池和陶瓷，催化劑等材料的制備，產品附加值高。本發明解決了磷酸鐵鋰電池廢料造成的環境污染和資源浪費問題，為磷酸鐵鋰電池廢料的高效經濟回收利用提供了新思路。

技術領域

本發明屬于電池廢料資源回收技術領域，具體涉及一種磷酸鐵鋰電池廢料制備高純磷酸鐵的方法。

背景技術

近年來，新能源產業發展迅猛，其中以鋰離子電池的發展最引人注目。目前，鋰離子電池在手機、電腦、新能源汽車、儲能站等行業中應用較為廣泛。磷酸鐵鋰鋰離子電池由于安全性高，熱穩定性好，價格低廉和污染小的優勢倍受推崇，2019年我國磷酸鐵鋰僅用于電動客車動力電池的裝機量就達到了13.8GWh。在磷酸鐵鋰被廣泛應用的同時，大量的磷酸鐵鋰電池被報廢淘汰，磷酸鐵鋰電池廢料的數量飛速增長。

目前，磷酸鐵鋰電池廢料的回收主要采用濕法回收工藝：一種是通過強酸浸出、除雜、中和沉淀等工序實現有價金屬的綜合回收；另一種是通過補充鋰、鐵、磷來實現磷酸鐵鋰電池的修復再生。中國發明專利申請CN 104362408A公開了一種磷酸鐵鋰電池廢料綜合回收再利用的方法，該方法首先高溫處理磷酸鐵鋰電池廢料的極片，然后分離磷酸鐵鋰和集流體鋁箔，然后剝離下來的磷酸鐵鋰經過高溫烘烤和篩分得到磷酸鐵鋰粉料，最后通過修復來再生磷酸鐵鋰正極材料。由于磷酸鐵鋰電池廢料成分波動大，且再生材料純度低、電學性能差，該方法并不能實現大宗磷酸鐵鋰電池廢料的綜合回收利用。中國發明專利申請CN 103280610A公開了一種磷酸鐵鋰電池正極片的回收方法，該方法首先采用堿溶處理磷酸鐵鋰正極片，得到含鋰溶液和含磷酸鐵的濾渣，含鋰溶液可加入95℃飽和碳酸鈉溶液，沉淀制備碳酸鋰；濾渣先用混合酸溶解，使鐵以磷酸鐵沉淀形式存在并與炭黑等雜質分離。該方法酸堿消耗量大，且無法實現酸堿的再生循環利用，工藝成本高，還伴有大量廢水及廢渣產生，不利于磷酸鐵鋰電池廢料的經濟高效處理。

因此，開發一種簡單、高效、綠色環保的磷酸鐵鋰電池廢料的回收工藝，實現磷酸鐵鋰電池廢料的資源化利用，具有重要的意義。

發明內容

針對現有技術磷酸鐵鋰電池廢料的回收工藝中存在的工序繁雜、試劑消耗量大、試劑無法循環利用、成本高和回收得到的磷酸鐵純度低等問題，本發明提供了一種磷酸鐵鋰電池廢料制備高純磷酸鐵的方法，該方法首先采用氧化提鋰工藝分離富集磷酸鐵鋰電池廢料中的有價金屬鋰，然后對浸出渣進行濃磷酸溶鐵處理，反應結束后固液分離，得到不溶物和浸出液；浸出液稀釋調pH，通過高溫結晶制備高純磷酸鐵；結晶余液經過磷酸再生-蒸發濃縮工藝實現初始磷酸的再生循環。該方法工藝流程短，無額外的中和劑、沉淀劑以及酸引入，成本低，對環境友好；制備得到高純度的磷酸鐵，可用于鋰離子電池和陶瓷，催化劑等材料的制備，產品附加值高。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種磷酸鐵鋰電池廢料制備高純磷酸鐵的方法，包括以下步驟：

(1)氧化提鋰：向待處理的磷酸鐵鋰電池廢料中添加氧化劑和低濃度有機酸，反應結束后固液分離，得到富鋰浸出液和主要物相為磷酸鐵的浸出渣；

(2)濃磷酸溶鐵：向前述浸出渣中加入高濃度磷酸，反應結束后，固液分離，得到不溶物和浸出液；

(3)高溫結晶：向步驟(2)所述浸出液中加水進行稀釋，后加入磷酸鐵晶種和表面活性劑，在高溫下完成磷酸鐵的結晶，固液分離得到結晶余液和結晶產物，所述結晶產物干燥后得到磷酸鐵；