[發(fā)明專利]一種前置提鋰的廢舊磷酸鐵鋰電池正負(fù)極混粉的回收方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111203546.3
• 申請日: 2021-10-15
• 公開（公告）號: CN113912033A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀宇日;張?zhí)烊?/a>;劉元龍;甄愛鋼;孔繁振;楊越;呂昀城;凌怊;馬佳;王科;張亮;王娟
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江天能新材料有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;C01D15/08
• 代理公司: 北京天作專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11727
• 代理人: 王影

本發(fā)明涉及一種前置提鋰的廢舊磷酸鐵鋰電池正負(fù)極混粉的回收方法，包括如下步驟：步驟1，前端除鋁：回收的廢舊磷酸鐵鋰電池正負(fù)極混粉，采用液堿浸出鋁，去除混粉材料中的鋁雜質(zhì)；步驟2，優(yōu)先提鋰：除鋁后的廢舊磷酸鐵鋰電池正負(fù)極混粉，采用稀硫酸和氧化還原劑浸出鋰和氧化二價(jià)鐵及還原高價(jià)鈷錳；步驟3，酸浸磷鐵：浸鋰后的磷鐵渣，采用高濃度硫酸浸出鐵和磷；步驟4，調(diào)值沉淀：分離的磷鐵浸出液，采用液堿調(diào)整pH值，沉淀出粗磷酸鐵；步驟5，轉(zhuǎn)化提純：分離的粗磷酸鐵，采用硫酸重新浸出磷酸鐵，液堿調(diào)值沉淀，完成轉(zhuǎn)化。本發(fā)明采用前端除鋁?優(yōu)先提鋰?酸浸磷鐵?調(diào)值沉淀?轉(zhuǎn)化提純五步，實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰粉的全組分資源化再生利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢舊鋰離子電池回收處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種前置提鋰的廢舊磷酸鐵鋰電池正負(fù)極混粉的回收方法。

背景技術(shù)

1997年，文獻(xiàn)首次報(bào)道橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰可以作為鋰離子電池的正極材料，磷酸鐵鋰具有170mAh/g的理論比容量和3.5V的對鋰充電平臺，與傳統(tǒng)鋰離子電池材料相比，具有原料來源廣泛、安全性能突出、循環(huán)性能好、熱穩(wěn)定性好、成本低、無環(huán)境污染等特點(diǎn)，是動(dòng)力鋰電池的理想材料。我國是世界上最大的鋰離子電池生產(chǎn)國，鐵鋰電池在國內(nèi)電動(dòng)汽車的市場占有率約為45％左右。鋰離子電池經(jīng)過約2000次循環(huán)充放電后，電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生不可逆的改變，會堵塞Li+擴(kuò)散的通道，最終導(dǎo)致鋰離子電池的失活報(bào)廢。

雖然磷酸鐵鋰電池是一種綠色能源，不含有鎘、鎳、鉛等有毒重金屬，但是如不妥善處理，仍會造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。目前廢磷酸鐵鋰電池回收的研究主要集中在正極材料上。放電完全的鋰離子電池中鋰元素主要存在于電池的正極，同時(shí)在電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的正極廢料也有重要的回收價(jià)值，因此，對磷酸鐵鋰電池中正極廢料的處理工藝的研究是磷酸鐵鋰電池及其生產(chǎn)廢料的回收與資源化的關(guān)鍵問題。

目前對廢正極活性物質(zhì)的回收的主流工藝為濕法工藝，主要思路為將廢料中的金屬離子浸出，然后通過分步沉淀分離轉(zhuǎn)化為純度較高磷酸鐵、氫氧化鐵、碳酸鋰、磷酸鋰等工業(yè)原料。

目前濕法工藝存在的問題為工藝流程較長，影響因素較多，產(chǎn)生大量廢酸堿溶液，造成二次污染，增加后續(xù)處理難度，含磷廢水零排處理成本高昂。使用磷酸體系浸出，以磷酸鐵和磷酸鋰形式回收金屬元素的方法可以大幅度減少混合酸的產(chǎn)生，但是由于磷酸根影響磷酸鐵鋰的溶解平衡，使鐵離子和鋰離子的浸出率偏低，需要添加浸提劑和球磨、渦流等方式提高金屬離子的浸出率，將進(jìn)一步提高藥劑成本、設(shè)備成本和電力成本。

中國專利《酸浸法回收處理廢舊磷酸鐵鋰正極材料的方法》(授權(quán)公告號CN106684485B)所主要采用的酸浸法回收廢舊磷酸鐵鋰正極材料過程中，廢舊磷酸鐵鋰正極材料采用酸浸后，通過添加氧化劑、調(diào)節(jié)pH值得到磷酸鐵和含鋰濾液。該發(fā)明的工藝過程適用的廢舊磷酸鐵鋰正極材料范圍較窄、原料要求純度高，沒有考慮且實(shí)際生產(chǎn)中的原料多為含鋁、鎳、鈷、錳、包覆碳層等雜質(zhì)的正極粉，實(shí)際可執(zhí)行度不高。工藝中不包含除雜過程，會直接降低產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

公布的專利申請書《一種回收廢舊磷酸鐵鋰粉的方法》(申請公布號：CN113023703A)采用了鹽酸體系浸出，調(diào)值沉淀磷酸鐵，濾液回收電池級碳酸鋰，濃鹽酸重溶精制磷酸鐵工藝。此工藝雖然考慮了再生磷酸鐵產(chǎn)品雜質(zhì)過高需要重溶精制的問題，但是采用鹽酸體系具有揮發(fā)性，以及強(qiáng)腐蝕性的問題。此外，濾液內(nèi)的鐵磷等雜質(zhì)依然會影響碳酸鋰產(chǎn)品的純度，該工藝沒有考慮到鋁雜質(zhì)的去除過程。

針對上述問題，特此提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種前置提鋰的廢舊磷酸鐵鋰電池正負(fù)極混粉的回收方法，旨在解決實(shí)際生產(chǎn)中的廢舊磷酸鐵鋰粉雜質(zhì)種類多、產(chǎn)品提純難、廢水污染重等關(guān)鍵問題，能切實(shí)有效的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰粉的全組分資源化再生利用，提高廢舊磷酸鐵鋰的利用價(jià)值。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：