磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法技术

一种磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法，包括以下步骤：将磷酸铁锂电池电极材料用盐酸浸出，固液分离得到含锂浸液和第一滤渣；将含锂浸液除杂后沉淀、洗涤得到碳酸锂；将第一滤渣用盐酸浸出，固液分离后得到含Fe和PO4

【技术实现步骤摘要】
磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法
本专利技术属于锂电池
，具体涉及一种磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法。
技术介绍
磷酸铁锂电池具有安全高、成本低、寿命长等优点，是一种优秀的锂离子动力电池，已广泛应用于电动车领域。随着我国新能源汽车的快速发展，磷酸铁锂电池的产量大幅度增长，但受磷酸铁锂电池寿命限制(3～10年)，预计2020年我国废磷酸铁锂电池的报废量将达到高峰，亟需对磷酸铁锂电池进行安全有效的资源化回收处理。围绕磷酸铁锂电池的无害治理和有价组分高值化利用，已经开发了许多工艺。现有技术中有利用磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，将废旧磷酸电池拆解、分选得到铝粉、铜粉和含磷酸铁锂的粉末，含磷酸铁锂的粉末在惰性气体保护下400～600℃焙烧，焙烧后加入无机酸和过氧化氢进行反应，固液分离得到滤液，用碱液调节滤液pH值进行两步除杂，除杂后的滤液蒸发结晶，将结晶物经焙烧、溶解后得到高浓度的富锂溶液，用碳酸盐沉淀富锂溶液中的锂制备碳酸锂。现有技术中有利用磷酸铁锂正极材料制备碳酸锂的方法，将正极材料破碎，在600～700℃下进行氧化焙烧，筛分得到磷酸铁锂，与浓硫酸混合并加入分解促进剂硫酸钠在200℃下焙烧处理，然后经水浸、过滤，得到粗磷酸铁和含锂滤液，粗磷酸铁精制后得到电池级磷酸铁，含锂滤液加入碳酸钠沉淀得到碳酸锂。现有技术中有利用从磷酸铁锂电池正极回收磷酸铁锂电极材料的方法，将正极焙烧后粉碎、筛分回收正极铝片，得到的磷酸铁锂浆料经浮选去除导电剂，得到磷酸铁锂和粘结剂的混合物；将混合物加入盐酸和N-甲基吡咯烷酮的混合液中振荡萃取除去混合物中的粘结剂，获得磷酸铁锂的粗产品，再加热除去N-甲基吡咯烷酮和盐酸，处理得到电池级磷酸铁锂。现有技术中有利用从磷酸铁锂电池制备高纯磷酸锂的方法，将磷酸铁锂电池拆解、处理得到粉料，粉料焙烧时通入空气，焙烧温度600～700℃除去粘结剂和其它的含碳物质，然后加入碱液浸出、过滤，得到滤泥；滤泥经硫酸浸出、过滤得到含锂溶液；调节含锂溶液pH值，用P204萃取含锂溶液除去少量的铁杂质，然后调节萃余液pH，加入磷酸钠得到磷酸锂固体沉淀。现有的磷酸铁锂电极材料回收的方法中，对锂的回收多数通过浸出方法得到含锂溶液后制备碳酸锂，对磷和铁的回收采用高温烧掉碳基物质的方法，成本高，污染严重；而且得到的磷和铁纯度低，难以进行高附加值利用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法，以便解决上述问题的至少之一。本专利技术是通过如下技术方案实现的：本专利技术提供一种磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法，包括以下步骤：(1)将磷酸铁锂电池电极材料用盐酸浸出，固液分离得到含锂浸液和第一滤渣；(2)将步骤(1)得到的含锂浸液除杂后沉淀、洗涤得到碳酸锂；(3)将步骤(1)得到的第一滤渣用盐酸浸出，固液分离后得到含Fe和PO43-的浸液以及第二滤渣；(4)将步骤(3)得到的含Fe和PO43-的浸液加入添加剂后萃取Fe得到负载有机相和萃余液；(5)将步骤(4)得到的负载有机相水反萃回收铁；(6)将步骤(4)得到的萃余液蒸发，挥发相回收得到盐酸，浓缩液为磷酸；(7)将步骤(3)得到的第二滤渣洗涤后得到含碳物质。优选地，所述磷酸铁锂电池电极材料中含有磷酸铁锂和含碳物质。优选地，步骤(1)中，所述盐酸浓度为0.2～2mol/L。优选地，步骤(2)中，所述除杂方法为，调节所述含锂浸液的pH值至3～5。优选地，步骤(3)中，所述盐酸浓度为2～6mol/L。优选地，步骤(4)中，所述添加剂为双氧水、次氯酸、次氯酸钠中一种，所述添加剂的添加量为浸液中Fe2+摩尔量的105～110％。优选地，步骤(4)中，所述萃取操作采用的萃取剂为中性膦类萃取剂或酰胺萃取剂中的一种或两种以上的混合；所述中性膦类萃取剂包括但不限于磷酸三丁酯、磷酸三戊脂；所述酰胺类萃取剂为N，N-二(1-甲基庚基)已酰胺或N，N-二乙基月桂酰胺。优选地，步骤(6)中，蒸发温度为110～140℃蒸发萃余液，挥发相回收的盐酸循环用于第二滤渣浸出段。优选地，步骤(7)中，所述含碳物质中酸的含量＜1％。从上述技术方案可以看出，本专利技术的磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法具有以下有益效果：(1)方法实现了磷酸铁锂电极材料中锂、铁、磷和碳的综合回收；(2)方法不经过高温处理，能耗低，工艺简单；(3)酸介质循环利用，生产过程中减少了废物排放，避免了环境污染。附图说明图1为本专利技术实施例中磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法的工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。一种磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法，包括以下步骤：将磷酸铁锂电池电极材料用盐酸浸出，固液分离得到含锂浸液和第一滤渣；将含锂浸液除杂后沉淀、洗涤得到碳酸锂；将第一滤渣用盐酸浸出，固液分离后得到含Fe和PO43-的浸液以及第二滤渣；将含Fe和PO43-的浸液加入添加剂后萃取Fe；将负载有机相水反萃回收铁；将萃余液蒸发，挥发相回收得到盐酸，浓缩液为磷酸；将第二滤渣洗涤后得到含碳物质。本专利技术的磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法实现了磷酸铁锂电极材料中锂、铁、磷和碳的综合回收；不经过高温处理，能耗低，工艺简单；酸介质循环利用，生产过程中减少了废物排放，避免了环境污染。具体地，本专利技术提供一种磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法，包括以下步骤：(1)将磷酸铁锂电池电极材料用盐酸浸出，固液分离得到含锂浸液和第一滤渣；(2)将步骤(1)得到的含锂浸液除杂后沉淀、洗涤得到碳酸锂；(3)将步骤(1)得到的第一滤渣用盐酸浸出，固液分离后得到含Fe和PO43-的浸液以及第二滤渣；(4)将步骤(3)得到的含Fe和PO43-的浸液加入添加剂后萃取Fe得到负载有机相和萃余液；(5)将步骤(4)得到的负载有机相水反萃回收铁；(6)将步骤(4)得到的萃余液蒸发，挥发相回收得到盐酸，浓缩液为磷酸；(7)将步骤(3)得到的第二滤渣洗涤后得到含碳物质。优选地，所述磷酸铁锂电池电极材料中含有磷酸铁锂和含碳物质。优选地，步骤(1)中，所述盐酸浓度为0.2～2mol/L。优选地，步骤(2)中，所述除杂方法为，调节所述含锂浸液的pH值至3～5。优选地，步骤(3)中，所述盐酸浓度为2～6mol/L。优选地，步骤(4)中，所述添加剂为双氧水、次氯酸、次氯酸钠中一种，所述添加剂的添加量为浸液中Fe2+摩尔量的105～110％。优选地，步骤(4)中，所述萃取操作采用的萃取剂为中性膦类萃取剂或酰胺萃取剂中的一种或两种以上的混合；所述中性膦类萃取剂包括但不限于磷酸三丁酯、磷酸三戊脂；所述酰胺类萃取剂为N，N-二(1-甲基庚基)已酰胺或N，N-二乙基月桂酰胺。优选地，步骤(6)中，蒸发温度为110～140℃蒸发萃余液，挥发相回收的盐酸循环用于第二滤渣浸出段。优选地，步骤(7)中，所述含碳物质中酸的含量＜1％。以下结合具体实施例和附图，对本专利技术的磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法作进一步的详细说明。实施例1将磷酸铁锂电池电极材料50g，加入400mL浓度为0.5mol/L的盐酸溶液中，在40℃下搅拌反应3h，固液分离，得到含锂浸液和44g的第一滤渣；将含锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将磷酸铁锂电池电极材料用盐酸浸出，固液分离得到含锂浸液和第一滤渣；(2)将步骤(1)得到的含锂浸液除杂后沉淀、洗涤得到碳酸锂；(3)将步骤(1)得到的第一滤渣用盐酸浸出，固液分离后得到含Fe和PO43‑的浸液以及第二滤渣；(4)将步骤(3)得到的含Fe和PO43‑的浸液加入添加剂后萃取得到负载有机相和萃余液；(5)将步骤(4)得到的负载有机相水反萃回收铁；(6)将步骤(4)得到的萃余液蒸发，挥发相回收得到盐酸，浓缩液为磷酸；(7)将步骤(3)得到的第二滤渣洗涤后得到含碳物质。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将磷酸铁锂电池电极材料用盐酸浸出，固液分离得到含锂浸液和第一滤渣；(2)将步骤(1)得到的含锂浸液除杂后沉淀、洗涤得到碳酸锂；(3)将步骤(1)得到的第一滤渣用盐酸浸出，固液分离后得到含Fe和PO43-的浸液以及第二滤渣；(4)将步骤(3)得到的含Fe和PO43-的浸液加入添加剂后萃取得到负载有机相和萃余液；(5)将步骤(4)得到的负载有机相水反萃回收铁；(6)将步骤(4)得到的萃余液蒸发，挥发相回收得到盐酸，浓缩液为磷酸；(7)将步骤(3)得到的第二滤渣洗涤后得到含碳物质。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法，其特征在于，所述磷酸铁锂电池电极材料中含有磷酸铁锂和含碳物质。3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述盐酸浓度为0.2～2mol/L。4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法，其特征在于，步骤(2)中，所述除杂方法为，调节所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兆武，易爱飞，齐涛，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11