废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法、磷酸锰铁锂及磷酸铁锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法，包括：将废旧磷酸铁锂电池进行放电、拆解得到正极片；将正极片溶解在酸中，过滤后，得到滤液和滤渣；向滤液中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为1.0‑1.6，得到含有硫酸锂和硫酸铝的混合溶液B和磷酸铁沉淀；向混合溶液B中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为5.4‑7.0，得到硫酸锂滤液和氢氧化铝沉淀；向硫酸锂滤液中加入含磷化合物和碱，搅拌，直至所得溶液pH为9.0‑14.0，过滤得到沉淀后干燥，得到磷酸锂。本发明专利技术还提供了一种磷酸锰铁锂或磷酸铁锂正极材料的制备方法，采用上述制得的磷酸锂和磷酸铁作为原料制得磷酸锰铁锂或磷酸铁锂正极材料。

【技术实现步骤摘要】
废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法、磷酸锰铁锂及磷酸铁锂正极材料的制备方法
本专利技术涉及废旧磷酸铁锂电池回收领域，具体涉及一种废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法、磷酸锰铁锂及磷酸铁锂正极材料的制备方法。
技术介绍
目前，以磷酸铁锂为正极材料的锂离子二次电池由于成本低而且安全性能好等特点，已开始大量应用于电动工具以及电动车的动力电池。同时废旧锂离子电池的数量也将逐年增加。因此，为了回收再利用材料、节约成本并保护环境，回收磷酸铁锂废料变得很有必要。传统的回收方法存在成本较高、回收不完全、回收率不佳，污染严重等问题，因此，有必要提供一种新的废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法，所述回收方法回收率较高，且对环境友好，回收成本较低。回收得到的物质可用于制备磷酸锰铁锂和磷酸铁锂等正极材料。本专利技术第一方面提供了一种废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法，包括：(1)将废旧磷酸铁锂电池进行放电、拆解得到正极片；(2)将所述正极片溶解在酸中得到混合溶液A，过滤后，得到滤液和滤渣；(3)向所述滤液中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为1.0-1.6，过滤得到含有硫酸锂和硫酸铝的混合溶液B和磷酸铁沉淀；将所述磷酸铁沉淀干燥后得到磷酸铁；(4)向所述混合溶液B中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为5.4-7.0，过滤得到硫酸锂滤液和氢氧化铝沉淀；将所述氢氧化铝沉淀干燥后得到氢氧化铝；(5)向所述硫酸锂滤液中加入含磷化合物和碱，搅拌，直至所得溶液pH为9.0-14.0，过滤得到沉淀后进行干燥，得到磷酸锂。其中，所述酸包括硫酸、盐酸和硝酸中的至少一种。其中，所述含磷化合物包括磷酸、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的至少一种。其中，所述碱包括氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。其中，所述步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)的搅拌速度分别为100-400r/min。其中，所述步骤(3)中，加入所述氨水直至所得的溶液pH为1.0-1.6后，继续搅拌30-60min后过滤；所述步骤(4)中，加入所述氨水直至所得的溶液pH为5.4-7.0后，继续搅拌30-60min后过滤。本专利技术第一方面提供的废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法，可以回收磷酸铁锂电池中磷、铁、锂元素，回收率较高，其中磷、铁、锂的回收率均可以达到85％以上。同时，本专利技术方法对环境友好，提取磷、铁、锂的过程中并不产生对环境产生污染的废液、废渣。此外，所述方法操作简单，成本较低。本专利技术第二方面提供了一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，包括：(1)将废旧磷酸铁锂电池进行放电、拆解得到正极片；(2)将所述正极片溶解在酸中得到混合溶液A，过滤后，得到滤液和滤渣；(3)向所述滤液中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为1.0-1.6，过滤得到含有硫酸锂和硫酸铝的混合溶液B和磷酸铁沉淀；将所述磷酸铁沉淀干燥后得到磷酸铁；(4)向所述混合溶液B中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为5.4-7.0，过滤得到硫酸锂滤液和氢氧化铝沉淀；将所述氢氧化铝沉淀干燥后得到氢氧化铝；(5)向所述硫酸锂滤液中加入含磷化合物和碱，搅拌，直至所得溶液pH为9.0-14.0，过滤得到沉淀后进行干燥，得到磷酸锂；(6)按照磷酸锰铁锂中各元素的摩尔比，将所述磷酸锂、所述磷酸铁、磷源和锰源混合，并加入碳源和溶剂，得到混合材料；(7)将所述混合材料球磨、干燥后得到磷酸锰铁锂前驱体；(8)将所述磷酸锰铁锂前驱体煅烧后得到磷酸锰铁锂正极材料。其中，所述磷酸锰铁锂正极材料的制备方法还包括：按照摩尔比nAl：nLi：nFe：nP：nMn＝(0.002-0.02)：(1.0-1.1)：(0.18-0.498)：(0.95-1)：(0.5-0.8)，将所述氢氧化铝、所述磷酸锂、所述磷酸铁、所述磷源和所述锰源混合，并加入碳源和溶剂，得到混合材料；经过步骤(7)和步骤(8)的工艺得到铝掺杂的磷酸锰铁锂正极材料。本专利技术第二方面提供的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，通过将废旧磷酸铁锂电池中的磷、铁、锂元素回收再利用，并以此为原料合成电化学性能优异的磷酸锰铁锂，实现了废旧磷酸铁锂电池的有效利用，具有良好的经济效益和环保效益。同时，制备方法简单易操作。本专利技术第三方面提供了一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括：(1)、将废旧磷酸铁锂电池进行放电、拆解得到正极片；(2)、将所述正极片溶解在酸中得到混合溶液A，过滤后，得到滤液和滤渣；(3)、向所述滤液中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为1.0-1.6，过滤得到含有硫酸锂和硫酸铝的混合溶液B和磷酸铁沉淀；将所述磷酸铁沉淀干燥后得到磷酸铁；(4)、向所述混合溶液B中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为5.4-7.0，过滤得到硫酸锂滤液和氢氧化铝沉淀；将所述氢氧化铝沉淀干燥后得到氢氧化铝；(5)、向所述硫酸锂滤液中加入含磷化合物和碱，搅拌，直至所得溶液pH为9.0-14.0，过滤得到沉淀后进行干燥，得到磷酸锂；(6)、按照磷酸铁锂正极材料中各元素的摩尔比，将所述磷酸锂、所述磷酸铁与磷源混合，并加入碳源和溶剂，得到混合材料；(7)、将所述混合材料球磨、干燥后得到磷酸铁锂前驱体；(8)、将所述磷酸锰铁锂前驱体煅烧后得到磷酸铁锂正极材料。其中，所述磷酸铁锂正极材料的制备方法还包括：按照摩尔比nAl：nLi：nFe：nP＝(0.002-0.02)：(1.0-1.1)：(0.98-0.998)：(0.95-1)，将所述氢氧化铝、所述磷酸锂、所述磷酸铁和铁源混合，并加入碳源和溶剂，得到混合材料；经过步骤(7)和步骤(8)的工艺得到铝掺杂的磷酸铁锂正极材料。本专利技术第三方面提供的磷酸铁锂正极材料的制备方法，通过将废旧磷酸铁锂电池中的磷、铁、锂元素回收再利用，并以此为原料合成电化学性能优异的磷酸铁锂，实现了废旧磷酸铁锂电池的有效利用，具有良好的经济效益和环保效益。同时，制备方法简单易操作。综上，本专利技术有益效果包括以下几个方面：1、所述废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法，可以回收磷酸铁锂电池中磷、铁、锂元素，回收率较高，其中磷、铁、锂的回收率均可以达到85％以上；2、所述废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法，对环境友好，提取磷、铁、锂的过程中并不产生对环境产生污染的废液、废渣。此外，所述方法操作简单，成本较低；3、本专利技术提供的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，通过将废旧磷酸铁锂电池中的磷、铁、锂元素回收再利用，并以此为原料合成电化学性能优异的磷酸锰铁锂，具有良好的经济效益和环保效益；4、通过将废旧磷酸铁锂电池中的磷、铁、锂元素回收再利用，并以此为原料合成电化学性能优异的磷酸铁。附图说明图1是本专利技术一实施方式的工艺流程图；图2为本专利技术实施例7制得的磷酸锰铁锂正极材料的扫描电镜图；图3为本专利技术实施例7制得的磷酸锰铁锂正极材料的X射线衍射图谱；图4为本专利技术实施例7制得的磷酸锰铁锂正极材料的充放电曲线图。具体实施方式以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。参照图1，图1是本专利技术一实施方式的工艺流程图；本专利技术提供了一种废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法，其特征在于，包括：(1)、将废旧磷酸铁锂电池进行放电、拆解得到正极片；(2)、将所述正极片溶解在酸中得到混合溶液A，过滤后，得到滤液和滤渣；(3)、向所述滤液中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为1.0‑1.6，过滤得到含有硫酸锂和硫酸铝的混合溶液B和磷酸铁沉淀；将所述磷酸铁沉淀干燥后得到磷酸铁；(4)、向所述混合溶液B中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为5.4‑7.0，过滤得到硫酸锂滤液和氢氧化铝沉淀；将所述氢氧化铝沉淀干燥后得到氢氧化铝；(5)、向所述硫酸锂滤液中加入含磷化合物和碱，搅拌，直至所得溶液pH为9.0‑14.0，过滤得到沉淀后进行干燥，得到磷酸锂。

【技术特征摘要】
1.一种废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法，其特征在于，包括：(1)、将废旧磷酸铁锂电池进行放电、拆解得到正极片；(2)、将所述正极片溶解在酸中得到混合溶液A，过滤后，得到滤液和滤渣；(3)、向所述滤液中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为1.0-1.6，过滤得到含有硫酸锂和硫酸铝的混合溶液B和磷酸铁沉淀；将所述磷酸铁沉淀干燥后得到磷酸铁；(4)、向所述混合溶液B中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为5.4-7.0，过滤得到硫酸锂滤液和氢氧化铝沉淀；将所述氢氧化铝沉淀干燥后得到氢氧化铝；(5)、向所述硫酸锂滤液中加入含磷化合物和碱，搅拌，直至所得溶液pH为9.0-14.0，过滤得到沉淀后进行干燥，得到磷酸锂。2.如权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述酸包括硫酸、盐酸和硝酸中的至少一种。3.如权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述含磷化合物包括磷酸、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的至少一种。4.如权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述碱包括氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。5.如权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)的搅拌速度分别为100-400r/min。6.如权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述步骤(3)中，加入所述氨水直至所得的溶液pH为1.0-1.6后，继续搅拌30-60min后过滤；所述步骤(4)中，加入所述氨水直至所得的溶液pH为5.4-7.0后，继续搅拌30-60min后过滤。7.一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括：(1)、将废旧磷酸铁锂电池进行放电、拆解得到正极片；(2)、将所述正极片溶解在酸中得到混合溶液A，过滤后，得到滤液和滤渣；(3)、向所述滤液中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为1.0-1.6，过滤得到含有硫酸锂和硫酸铝的混合溶液B和磷酸铁沉淀；将所述磷酸铁沉淀干燥后得到磷酸铁；(4)、向所述混合溶液B中加入氨水，同时搅拌，直至所得的溶液pH为5.4-7.0，过滤得到硫酸锂滤液和氢氧化铝沉淀；将所述氢氧化铝沉淀干燥后得到氢氧化铝；(5)、向所述硫酸锂滤液中加入含磷化合物和碱，搅拌，直至所得溶液pH为9.0-14.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令涌，黄少真，
申请(专利权)人：深圳市德方纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44