[發明專利]一種廢磷酸鐵鋰正極片的回收處理方法

在審

• 申請號: 202310256246.4
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116315227A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 耿笑;李長東;阮丁山;周游;譚明亮
• 申請（專利權）人: 廣東邦普循環科技有限公司;湖南邦普循環科技有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M10/0525;H01M4/58;C22B21/00;C22B7/00;C25C3/18
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 范威

本發明公開了一種廢磷酸鐵鋰正極片的回收處理方法，包括：將廢磷酸鐵鋰電池的正極片經破碎、篩分得到磷酸鐵鋰正極粉；采用制備的低共熔溶劑選擇性溶解鋁，得到的固相經洗滌得到修復再生所需的磷酸鐵鋰正極粉，浸出液進行電解沉積，得到金屬鋁和電解液。本發明利用制備的低共熔溶劑對鋁具有選擇性溶解的特性，通過濕法浸出達到既能除鋁，又能不改變磷酸鐵鋰物相的效果，使得廢磷酸鐵鋰正極粉可進行下一步的修復再生。

技術領域

本發明屬于廢鋰離子電池回收技術領域，具體涉及一種廢磷酸鐵鋰正極片的回收處理方法。

背景技術

磷酸鐵鋰(LFP)型電池因其循環性能穩定、價格低廉、安全性高、熱穩定性和環境兼容性好等特點而被廣泛應用于電動汽車和混合動力汽車產業。近些年，隨著新能源車和儲能行業的迅速發展，市場對磷酸鐵鋰的需求量逐年增大，其產能從2018年的18.12萬噸增加至2021年89.8萬噸，預計成為未來幾年市場的主角。然而，磷酸鐵鋰(LFP)型電池產量突增的同時，其報廢量也在增大，為了緩解報廢電池對環境的污染以及資源的可持續化利用，尋找高效回收利用廢磷酸鐵鋰型電池的方法成為當下研究的熱點。回收廢磷酸鐵鋰型電池主要針對鋰，鐵元素(如：CN114988382A、CN114229812A)的回收，回收方法主要分為火法冶金和濕法冶金。火法冶金(如：CN113430322A)所需溫度一般在1200℃以上，能耗高，污染大，所得產物一般為金屬氧化物，后續還需進一步處理；而且若廢料中雜質鋁含量過高，操作安全隱患較大。濕法冶金是大部分企業常用的電池回收方法，即通過浸出-沉淀/萃取法等獲得碳酸鋰/氫氧化鋰/磷酸二氫鋰/磷酸鐵/氫氧化鐵等產品(如：CN115149140A、CN114772565A、CN114249313A、CN115109936A、CN108218690A)，其中浸出液可選用硫酸，鹽酸，硝酸、草酸等。但酸浸過程中面臨酸耗大，廢水處理較困難，金屬全部浸出導致金屬分離效果差等問題。

為了優化傳統冶金工藝中繁瑣的工藝流程，較高的投資成本，以及三廢的排放，直接修復再生技術運用而生。直接修復再生技術可通調節磷鐵鋰碳比例，采用高能球磨-氣氛煅燒或微波焙燒等方法獲得修復再生的磷酸鐵鋰正極粉。該技術可實現“退役電池-廢電池正極材料-電池活性材料-電池”的閉環工藝過程，避免了多種試劑的使用以及多元素分離提純與回收的繁瑣步驟。例如已公開專利CN112142029A，通過補加一定量的鋰源、碳源，然后在惰性氣氛下進行煅燒，最終得到修復再生的碳包覆磷酸鐵鋰正極材料，該材料可直接作為新的電池正極材料使用。但該專利并未提到對鋁的除雜，其他很多修復再生技術中也未闡明鋁存在的問題，而修復所需的磷酸鐵鋰正極粉對品質要求很高，正極粉中鋁含量要低于0.02％，通過大規模破碎篩分廢舊磷酸鐵鋰正極材料很難達到直接修復的品質。公開專利CN114212765A，雖然提出了利用堿溶-通CO₂除鋁，但該工藝流程較繁瑣，成本較高。另外，堿溶除鋁過程中，局部濃度過高的堿會腐蝕磷酸鐵鋰結構，造成磷鐵鋰的損耗，不利于磷酸鐵鋰的再生修復。

發明內容

針對上述已有技術存在的不足，本發明提供一種廢磷酸鐵鋰正極片的回收處理方法。

本發明是通過以下技術方案實現的。

一種廢磷酸鐵鋰正極片的回收處理方法，包括：

(1)正極片破碎篩分：將廢磷酸鐵鋰電池的正極片放入破碎機中粗破碎得到2-6cm的碎片，碎片用破碎機進行細破碎獲得粉末物料，用200目篩分離出1-100μm磷酸鐵鋰正極粉和鋁箔；

(2)低共熔溶劑的制備：將氯化膽堿和草酸分別在50-80℃下干燥20-30h，然后按摩爾比1:1-1:3混合并置于錐形瓶中在加熱溫度70-100℃磁力攪拌3-6h，在50-80℃真空干燥、密封得到低共熔溶劑；