[發(fā)明專利]一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極物料回收的方法

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• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113735087A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴艮風(fēng);曹篤盟;湯波;張明蘭;王甲琴;吳暉君;王悅;陳天翼;李蘭蘭;吳芳;何艷;頡頤
• 申請（專利權(quán)）人: 金川集團(tuán)股份有限公司;蘭州金川科技園有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;C01D15/08;H01M10/54
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 曹向東

本發(fā)明涉及一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極物料回收的方法，該方法包括以下步驟：⑴將廢舊磷酸鐵鋰電池正極粉料加水，制成漿料，該漿料預(yù)熱后添加98%的硫酸進(jìn)行浸出，浸出完成后經(jīng)固液分離，分別得到浸出液和浸出渣；⑵浸出液調(diào)節(jié)pH值后，加入鐵粉置換除銅，繼續(xù)調(diào)節(jié)pH值，經(jīng)沉淀除鋁、固液分離，即得除雜后溶液；⑶補(bǔ)加磷酸鈉調(diào)節(jié)鐵磷的質(zhì)量比；⑷將雙氧水通入底液的液面以下，同時用噴灑設(shè)備噴灑加入堿液和除雜后溶液，并調(diào)節(jié)pH，待溶液中的鐵完全氧化且沉淀后陳化5~7h，經(jīng)固液分離分別得到磷酸鐵沉淀和含鋰溶液；⑸含鋰溶液調(diào)pH值，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、固液分離，得到濾液；該濾液通入二氧化碳，即得沉淀鋰。本發(fā)明簡單高效，易于批量工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢舊電池回收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極物料回收的方法。

背景技術(shù)

磷酸鐵鋰循環(huán)性能好、價格低、安全性好，并且具有快充的潛力，因此隨著國內(nèi)電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對磷酸鐵鋰電池的需求量也快速增加，目前電動大巴這類對安全性要求較高的汽車上使用的基本上都是磷酸鐵鋰電池。隨著這些磷酸鐵鋰電池進(jìn)入到報廢期，我們不得不面對一個棘手的問題——廢舊電池的回收問題。

目前，廢舊磷酸鐵鋰動力電池的回收主要以濕法工藝為主，通過酸浸法將預(yù)處理后的廢舊磷酸鐵鋰活性材料溶解，然后凈化除鋁、銅等雜質(zhì)元素，最后回收浸出液中的金屬元素。鋁離子作為硫酸浸出液中的雜質(zhì)元素，在后續(xù)以磷酸鐵、碳酸鋰前驅(qū)體的形式回收金屬元素時，由于雜質(zhì)元素的引入會影響其電化學(xué)性能。

針對我國磷酸鐵鋰電池市場份額較大的特點(diǎn)，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所環(huán)境功能材料研究組開發(fā)了水熱處理磷酸鐵鋰電池正極片制備羥基磷酸鐵的方法來回收處理廢舊磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池充分放電后拆解可得含有磷酸鐵鋰材料的正極片，經(jīng)過180°C水熱處理5小時，正極材料與鋁箔可以有效地剝離分開。水熱產(chǎn)物主要低值成分轉(zhuǎn)化成羥基磷酸鐵(FPOH)，該材料可用于吸附鉛重金屬離子和高效催化雙氧水降解有機(jī)污染物，如染料亞甲基藍(lán)。該研究為我國鋰離子電池占比高的磷酸鐵鋰電池廢棄物的回收利用提供了一種以廢治廢的方法。

天津理工大學(xué)首先將廢棄的磷酸鐵鋰電池進(jìn)行了放電和拆解，殘余的電解液利用低濃度的NaOH進(jìn)行了處理，根據(jù)電解液中溶劑不同的密度、溶解性和沸點(diǎn)等物理特征實(shí)現(xiàn)了對DMC、DEC和EC等的分離，溶劑鹽LiPF₆則會在水溶液中發(fā)生分解，如下式所示。然后可以通過過濾對其進(jìn)行回收。在此過程中分離的正極LFP材料混合一定的Li₂CO₃后，在Ar/H₂氣氛下，在不同的溫度進(jìn)行熱處理就可以獲得再生的LFP材料。

LiPF₆+H₂O→POF₃↑+HF+LiF↓

廢舊磷酸鐵鋰電池回收處理方法大部分處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，真正工業(yè)化時有些方法不易實(shí)現(xiàn)，成本高，工藝復(fù)雜；而且火法能耗大，設(shè)備投資大，回收經(jīng)濟(jì)性不高。因此，在磷酸鐵鋰電池用于電動汽車已經(jīng)成熟化的情況下，亟待尋找有效的、成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、操作簡單、工藝可行的方法對廢舊磷酸鐵鋰電池進(jìn)行有效回收。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡單、高效、易于工業(yè)化生產(chǎn)的廢舊磷酸鐵鋰電池正極物料回收的方法。

為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極物料回收的方法，包括以下步驟：

⑴將廢舊磷酸鐵鋰電池正極粉料加水，制成0.1~0.3 kg/L的漿料，該漿料預(yù)熱后按1kg所述廢舊磷酸鐵鋰電池正極粉料添加0.28~0.32L體積濃度為98%的硫酸進(jìn)行浸出，浸出完成后經(jīng)固液分離，分別得到浸出液和浸出渣；

⑵所述浸出液加堿液調(diào)節(jié)pH值至1.5~2.5后，加入鐵粉置換除銅，繼續(xù)加堿液調(diào)節(jié)pH值至3.3~3.5，經(jīng)沉淀除鋁、固液分離，即得除雜后溶液；所述鐵粉的質(zhì)量為所述浸出液質(zhì)量的1.1~1.2倍；