[發明專利]一種低耗磷酸處理高雜磷酸鐵鋰廢粉的方法

有效

• 申請號: 202111318598.5
• 申請日: 2021-11-09
• 公開（公告）號: CN113880064B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 周玉琳;曹雁冰;林文軍;廖貽鵬;龔亦帆;王勇;張桂海
• 申請（專利權）人: 株洲冶煉集團股份有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;C01B25/30
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 朱偉雄

本發明公開了低耗磷酸處理高雜磷酸鐵鋰廢粉的方法，包括：將煅燒處理后的磷酸鐵鋰廢粉于堿性體系中預除鋁，將除鋁濾渣用磷酸和雙氧水浸出，且浸出過程始終保持pH為2?3，將Li選擇性浸出，并脫除除鋁濾渣中的雜質銅和殘余Al，得到FePOsubgt;4/subgt;浸出渣，再采用過量磷酸將FePO4浸出渣進行純化，同時補充適量Fe和氧化劑，進一步脫除殘余Cu等雜質，并將選擇性浸出過程中產生的羥基磷酸鐵轉變為了高純度的磷酸鐵。本發明的方法流程簡單，且適合處理拆解獲得的高雜質廢舊磷酸鐵鋰廢粉，能直接獲得電池級的磷酸鐵和磷酸鋰，該方法操作簡單，浸出劑磷酸用量少，成本低，鋰回收率高，磷酸鐵純度高且符合電池級磷酸鐵的要求。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料技術領域，特別涉及一種低耗磷酸處理高雜磷酸鐵鋰廢粉的方法。

背景技術

能源與環境問題由來已久，并且隨著科學技術的迅速發展，能源與環境之間的沖突日益尖銳。退役磷酸鐵鋰電池由于具備著資源與環境雙重屬性，人們不得不開發成本低、環境污染性小的技術來對退役磷酸鐵鋰電池中的有價成分進行回收和再生。

目前市場上常見的廢舊磷酸鐵鋰電池上分離得到的磷酸鐵鋰廢粉中雜質Cu、Al含量分別為0.01～0.08%和0.5～2%，并含有一定量PVDF和C等雜質；而磷酸鐵鋰正極的回收主要以干法和濕法為主。前者方法將磷酸鐵鋰正極片高溫熱處理燒去PVDF，使得鋁箔與活性物質分離，對分離后的活性物質調整鋰、鐵、磷的比例，重新制備磷酸鐵鋰正極材料，如CN107275705A，先使PVDF失活，將活性物質與鋁箔分離，調整活性物質鋰、鐵磷的摩爾比后在保護氣氛下重新制備磷酸鐵鋰正極材料。該方法雖然簡單，但再生后的磷酸鐵鋰雜質含量不可控，回收工藝難以調控，利用此修復再生得到的正極材料制備成電池，易造成電池電化學性能不一致，難以工業化生產。濕法回收則一般采用有機酸或無機酸將鐵鋰選擇性浸出，除雜后再進行沉鋰和沉鐵。如CN108110357A公布了一種利用稀酸處理磷酸鐵鋰的方法，但稀酸的處理僅適合處理低雜質含量的磷酸鐵鋰，針對于高雜磷酸鐵鋰廢粉，雜質的含量會極大的限制鋰的浸出。同如CN106910959A公布了一種采用直接氧化法從磷酸鐵鋰廢料中選擇性回收鋰的方法，雖然鋰的浸出率高，但大多數氧化劑直接選擇性浸出時體系pH過高，溶劑質子化現象嚴重，導致形成的磷酸鐵純度不高。

綜上所述，現有的回收技術大多存在工藝難以調控、酸堿用量大，廢水產量大，無法直接回收獲得電池級磷酸鐵，或者獲得的磷酸鐵純度不高且鐵磷比無法保證等問題。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術之不足，提供一種流程簡單，且適合處理拆解獲得的高雜質廢舊磷酸鐵鋰廢粉，來直接獲得電池級的磷酸鐵的方法，該方法操作簡單，浸出劑磷酸用量少，成本低，鋰回收率高，制備得到的磷酸鐵回收率高、純度高且符合電池級磷酸鐵的要求，使用試劑常見且價格低廉，無額外雜質元素引入，廢水產生少，純化液磷酸可回用。

為實現以上目標和解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：

一種低耗磷酸處理高雜磷酸鐵鋰廢粉的方法，包括如下步驟：

S1、拆解獲得高雜磷酸鐵鋰廢粉，并在惰性保護氣氛下煅燒，得到除去粘結劑PVDF后的廢舊磷酸鐵鋰廢粉；

S2、將所得的廢舊磷酸鐵鋰于堿性體系中浸出除鋁，經固液分離得到除鋁濾渣；

S3、將所得除鋁濾渣采用磷酸和雙氧水，進行攪拌浸出，浸出過程始終保持體系中pH值為2～3，然后進行固液分離，得到富鋰浸出溶液和含碳的磷酸鐵浸出渣；