[發(fā)明專利]一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料的回收再生方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110788560.8
• 申請(qǐng)日: 2021-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN113501510A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海濤;馬立彬;劉艷俠;申長(zhǎng)潔;曹相斌;邢勝洲;張鎖江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州中科新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院;中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號(hào): C01B25/45
• 分類號(hào): C01B25/45;C01B25/37;C01D15/08;H01M10/54
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨

本發(fā)明公開了一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料的回收再生方法，首先利用有機(jī)溶劑將廢舊磷酸鐵鋰正極片或邊角料的集流體與活性材料剝離，得到磷酸鐵鋰粉末；所得磷酸鐵鋰粉末加入浸出劑和雙氧水的混合溶液進(jìn)行液相浸出，過濾得到含鋰濾液和磷酸鐵濾渣；將含鋰濾液除雜并蒸發(fā)濃縮后加入純堿溶液，使鋰元素以碳酸鋰形式沉淀得到電池級(jí)碳酸鋰；將磷酸鐵濾渣利用鹽酸進(jìn)行逆向洗滌后，干燥、粉碎得到電池級(jí)磷酸鐵。利用上述的電池級(jí)碳酸鋰和電池級(jí)磷酸鐵為原料制得磷酸鐵鋰正極材料。本發(fā)明工藝流程短、反應(yīng)體系簡(jiǎn)單；既解決了環(huán)保問題，無含鐵廢渣和含磷廢水產(chǎn)生，又提高了產(chǎn)品純度，達(dá)到電池級(jí)磷酸鐵和碳酸鋰產(chǎn)品，資源回收率高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料的回收再生方法。

技術(shù)背景

磷酸鐵鋰動(dòng)力電池正極材料因其原材料來源豐富、無毒、且具有優(yōu)異的安全性、穩(wěn)定性和循環(huán)性，并且價(jià)格低，備受電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站等行業(yè)推崇。新能源汽車動(dòng)力電池的使用年限為5~8年，最早推廣的新能源汽車動(dòng)力電池即將迎來“退役潮”。廢舊電池正極材料未經(jīng)妥善處置會(huì)帶來眾多問題，將對(duì)環(huán)境和公共安全產(chǎn)生巨大危害。另一方面也會(huì)造成寶貴的有價(jià)值資源浪費(fèi)，退役動(dòng)力電池具有顯著的資源特性，對(duì)其高效回收再利用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保價(jià)值。

對(duì)廢舊磷酸鐵鋰電池的回收方法主要有兩大類，一種是利用固相法再生磷酸鐵鋰，另一種以回收貴重金屬鋰為目的。例如公開號(hào)為CN 104362408 A的專利文獻(xiàn)，公開了一種磷酸鐵鋰廢料的回收再利用方法，是將待回收極片通過高溫烘烤使得粘結(jié)劑分解失效，將磷酸鐵鋰和導(dǎo)電劑與集流體鋁箔分離，然后將磷酸鐵鋰和導(dǎo)電劑高溫烘烤后篩分得到磷酸鐵鋰粉料，之后再將磷酸鐵鋰粉料再次修復(fù)再生得到磷酸鐵鋰正極材料。由于廢舊電池來源及制備過程的限制，上述修復(fù)再生的磷酸鐵鋰正極材料容易受外界在職的污染，純度低，電化學(xué)性能穩(wěn)定性差，并不能滿足目前市場(chǎng)對(duì)電池材料的要求。公開號(hào)為CN 103280610A的中國(guó)專利文獻(xiàn)，公開了一種酸堿浸出法回收磷酸鐵鋰廢舊電池正極片中的鋁、鐵和鋰的方法。該方法拆下磷酸鐵鋰電池正極，先用堿溶解，過濾后，濾渣用混合酸溶解，使得鐵以磷酸鐵沉淀形式存在并與炭黑等雜質(zhì)與含鋰溶液費(fèi)率，含鋰溶液可加入95℃飽和碳酸鈉溶液，沉淀得到碳酸鋰。含鐵沉淀中加入酸浸出鐵離子，再加入堿液調(diào)節(jié)pH值得到Fe(OH)₃。在上述回收方法中，均沒有很好實(shí)現(xiàn)對(duì)磷酸亞鐵鋰廢料高效、高附加值資源回收，并且工藝步驟繁雜，流程步驟多，試劑消耗量大，成本高。

因此，尋求開發(fā)一種工藝流程簡(jiǎn)單，回收率高，磷、鐵、鋰元素均可以實(shí)現(xiàn)高附加值資源回收利用，且所得磷酸鐵產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到電池級(jí)產(chǎn)品指標(biāo)要求的新的生產(chǎn)工藝，成為目前該領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料的回收再生方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

1）將廢舊磷酸鐵鋰電池的正極片或邊角料置于有機(jī)溶劑中浸泡，使將正極片或邊角料的集流體與活性材料黏結(jié)的粘結(jié)劑溶解，實(shí)現(xiàn)集流體與活性材料的剝離，篩分后收集篩上物得到鋁箔集流體、收集篩下物得到含有有機(jī)溶劑和活性材料的混合漿料，將混合漿料過濾后得到磷酸鐵鋰粉末和浸泡液，通過減壓蒸餾將浸泡液中的有機(jī)溶劑回收再利用；

2）將步驟1）得到的磷酸鐵鋰粉末加入浸出劑和雙氧水的混合溶液進(jìn)行浸出反應(yīng)，之后過濾得到含鋰濾液和磷酸鐵濾渣；

3）將步驟2）得到的含鋰濾液調(diào)節(jié)至堿性pH值范圍以通過沉淀反應(yīng)除去其中的雜質(zhì)離子，之后固液分離得到除雜液，將所得除雜液蒸發(fā)濃縮后加入碳酸鈉溶液進(jìn)行反應(yīng)結(jié)晶，過濾、洗滌后所得固相即為電池級(jí)碳酸鋰；

4）將步驟2）得到的磷酸鐵濾渣利用一定pH值的鹽酸溶液進(jìn)行逆向洗滌，之后干燥、粉碎得到電池級(jí)磷酸鐵；

5）將步驟3）所得電池級(jí)碳酸鋰和和步驟4）所得電池級(jí)磷酸鐵作為原料制得磷酸鐵鋰正極材料。