磷酸铁锂电池正极材料的回收方法技术

本发明专利技术涉及一种磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，包括：超声碱洗废旧磷酸铁锂电池的正极废片，过滤获得极片活性料；将极片活性料溶于第一酸液中，加入氧化剂，在反应终点控制反应液的PH为2.0

【技术实现步骤摘要】
磷酸铁锂电池正极材料的回收方法


[0001]本专利技术涉及废旧磷酸铁锂电池回收
，特别是涉及一种磷酸铁锂电池正极材料的回收方法。

技术介绍

[0002]随着电池CTP技术和刀片电池技术的推出，磷酸亚铁锂的体积能量密度达到了三元111的水平，其搭载磷酸铁锂的汽车续航里程也达到600km以上。凭借其高安全、低成本的优势，磷酸铁锂在乘用车市场比例逐年增加。随着其市场保有量的快速增长，在4
‑
5年后必将迎来磷酸铁锂电池的报废潮,因此急需开发一种高效低成本封闭循环工艺。
[0003]首先废旧磷酸铁锂电池中的磷酸铁锂材料直接修复重新利用有两个问题：一是经过长期循环，废旧电池正极材料为缺锂型磷酸铁锂。如果直接回收利用产品性能降低太多，满足不了产品的要求。二是正极极片中含有6％以上的粘结剂和导电碳，如果直接利用，产品的加工性能很差，能量密度太低。其次因磷酸铁锂电池因不含贵重重金属，如果采用传统的液相回收工艺，成本太高会导致回收产业不可持续。因此目前大部分厂家只酸浸回收高价的锂，制备成相关的锂盐产品。剩余的磷铁渣要么直接当废弃物要么重新补铁或者磷再重新合成磷酸铁，之后磷酸铁重新烘干脱水，再加入锂源研磨干燥和焙烧，整个工序长且耗能，回收利用价值不高。
[0004]鉴于此，本专利技术提供一种新的磷酸铁锂电池正极材料的回收方法以解决目前存在的缺陷。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供一种磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，提高了整个回收工艺的价值，合成出来的材料压实密度高，电性能好。
[0006]本专利技术提供了一种磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，包括以下步骤：
[0007]超声碱洗废旧磷酸铁锂电池的正极废片，过滤去除滤液后获得极片活性料；
[0008]将所述极片活性料溶于第一酸液中，然后加入氧化剂进行氧化反应，在反应终点控制反应液的PH为2.0
‑
2.3，过滤分离获得第一待回收滤液和磷铁渣；
[0009]用碱液调节所述第一待回收滤液的PH大于或等于5，过滤去除沉淀；
[0010]在去除沉淀后的第一待回收滤液中加入磷酸盐进行沉锂反应，在反应终点控制反应液的PH为10
‑
11，过滤去除滤液并烘干，回收得到磷酸锂；
[0011]将所述磷铁渣溶于第二酸液，过滤去除滤渣后得到第二待回收滤液；
[0012]在所述第二待回收滤液中加入络合剂、氢氧化锂或碳酸锂以及碳源进行酸碱中和反应，获得胶状沉淀，分离所述胶状沉淀并进行破碎焙烧，回收得到磷酸铁锂。
[0013]优选的，所述第一酸液包括H2SO4、HCL、HNO3中的至少一种；所述第一酸液的浓度为0.3
‑
0.5mol/L，所述极片活性料与所述第一酸液的质量比为1:10；
[0014]和/或，所述氧化剂包括H2O2、NaClO3中的至少一种；所述氧化剂的加入量为理论用
量的1.5倍以上；
[0015]和/或，在氧化反应过程中，控制反应温度在30
‑
60℃，反应时间在20min以上。
[0016]优选的，所述第一酸液为H2SO4；所述氧化剂为H2O2。
[0017]优选的，所述碱液包括NaOH、KOH、LiOH中的至少一种；
[0018]和/或，所述磷酸盐包括Na3PO4、(NH4)2HPO4、Na2HPO4中的至少一种；所述磷酸盐的加入量为所述正极废片中锂摩尔数的0.33倍以上；
[0019]和/或，在沉锂反应过程中，控制反应温度在30
‑
60℃。
[0020]优选的，所述第二酸液包括H2SO4、HCl、HNO3中的至少一种；所述第二酸液的浓度为0.5
‑
2mol/L，所述磷铁渣与所述第二酸液的质量比为1:10。
[0021]优选的，所述第二酸液为HNO3。
[0022]优选的，所述络合剂包括柠檬酸；所述络合剂的加入量为所述磷铁渣中磷摩尔数的1
‑
3％；氢氧化锂的加入量为所述磷铁渣中磷摩尔数的1
‑
1.06倍；或碳酸锂的加入量为所述磷铁渣中磷摩尔数的0.5
‑
0.53倍。
[0023]优选的，所述碳源包括葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚乙二醇、聚乙烯醇、酚醛树脂中的至少一种，所述碳源的加入量为确保焙烧后产物的碳含量在1.0
‑
1.8％。
[0024]优选的，所述分离所述胶状沉淀并进行破碎焙烧，回收得到磷酸铁锂中的焙烧条件为：700
‑
800℃下焙烧4
‑
16h。
[0025]优选的，所述将所述极片活性料溶于第一酸液中，之前包括：将所述极片活性料在100
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150℃烘干后破碎过50目筛网。
[0026]本专利技术的有益效果在于提供了一种磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，通过在酸浸阶段精确控制pH，在保证锂浸出完全情况下，控制铁和磷的浸出比为1:1，避免后续合成材料时重新补加铁或者磷。同时利用酸碱中和反应自放热直接一步法将磷铁渣合成磷酸铁锂材料，大大提高了整个回收工艺的价值。本专利技术方法合成出来的材料压实密度高，电性能好。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例磷酸铁锂电池正极材料的回收方法流程图；
[0028]图2为本专利技术实施例1中的成品磷酸铁锂1的SEM图。
具体实施方式
[0029]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0030]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0031]本专利技术提供了一种磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，请参阅图1，具体包括以下步骤：
[0032]步骤S100，超声碱洗废旧磷酸铁锂电池的正极废片，过滤去除滤液后获得极片活性料。
[0033]具体的，先将废旧磷酸铁锂电池放电至2.0V以下；然后电池切割结构件部位外壳，倒出电解液；最后拆解电芯，将正极、负极和隔膜分开获得正极废片。
[0034]另外，在超声碱洗过程中，采用浓度为0.3mol/LNaOH碱液浸泡正极废片20min，碱液与正极废片的质量比为1:10，且浸泡过程中采用频率50Khz进行超声处理，以分离正极废片中的铝箔和活性材料。
[0035]步骤S200，将极片活性料溶于第一酸液中，然后加入氧化剂进行氧化反应，在反应终点控制反应液的PH为2.0
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2.3，过滤分离获得第一待回收滤液和磷铁渣。
[0036]可选的，在将极片活性料溶于第一酸液中之前，将该固体的极片活性料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：超声碱洗废旧磷酸铁锂电池的正极废片，过滤去除滤液后获得极片活性料；将所述极片活性料溶于第一酸液中，然后加入氧化剂进行氧化反应，在反应终点控制反应液的PH为2.0
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2.3，过滤分离获得第一待回收滤液和磷铁渣；用碱液调节所述第一待回收滤液的PH大于或等于5，过滤去除沉淀；在去除沉淀后的第一待回收滤液中加入磷酸盐进行沉锂反应，在反应终点控制反应液的PH为10
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11，过滤去除滤液并烘干，回收得到磷酸锂；将所述磷铁渣溶于第二酸液，过滤去除滤渣后得到第二待回收滤液；在所述第二待回收滤液中加入络合剂、氢氧化锂或碳酸锂以及碳源进行酸碱中和反应，获得胶状沉淀，分离所述胶状沉淀并进行破碎焙烧，回收得到磷酸铁锂。2.如权利要求1所述磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，其特征在于，所述第一酸液包括H2SO4、HCL、HNO3中的至少一种；所述第一酸液的浓度为0.3
‑
0.5mol/L，所述极片活性料与所述第一酸液的质量比为1:10；和/或，所述氧化剂包括H2O2、NaClO3中的至少一种；所述氧化剂的加入量为理论用量的1.5倍以上；和/或，在氧化反应过程中，控制反应温度在30
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60℃，反应时间在20min以上。3.如权利要求1或2所述磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，其特征在于，所述第一酸液为H2SO4；所述氧化剂为H2O2。4.如权利要求1所述磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，其特征在于，所述碱液包括NaOH、KOH、LiOH中的至少一种；和/或，所述磷酸盐包括Na3PO4、(NH4)2HPO4、Na2HPO4中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑛，
申请(专利权)人：云南航开科技有限公司，
类型：发明
国别省市：