一种回收磷酸亚铁制备纳米磷酸铁锂材料的方法技术

本发明专利技术涉及新能源材料资源化利用与环境保护技术领域，公开了一种回收磷酸亚铁制备纳米磷酸铁锂材料的方法。该方法包括：将废旧磷酸铁锂正极片破碎，震荡过筛；将磷酸铁锂原料于酸性溶液中溶解，过滤；向滤液中加入硫酸亚铁溶液，将Fe/P比调节至1.45～1.5；加入氨水溶液将pH值调节至1.5～6.5，过滤洗涤；将滤饼洗涤烘干，得到磷酸亚铁；向滤液中加入氢氧化钡，反应后过滤；向滤液中加入磷酸溶液，将Li/P比调节至2.8～3.2:1；将磷酸亚铁、滤液、葡萄糖和聚乙二醇混合，砂磨浆料，干燥后得到粉料；粉料烧结，自然冷却后粉碎，得到碳包覆的纳米磷酸铁锂材料。该方法制备的纳米级磷酸铁锂材料粒径均匀，材料性能优异。材料性能优异。材料性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种回收磷酸亚铁制备纳米磷酸铁锂材料的方法


[0001]本专利技术涉及新能源材料资源化利用与环境保护
，具体涉及一种回收磷酸亚铁制备纳米磷酸铁锂材料的方法。

技术介绍

[0002]磷酸铁锂材料由于其具有高的能量密度、低廉的价格、优异的安全性，使其特别适用于动力电池和储能市场。由于磷酸铁锂电池的寿命一般为2～10年，这样会产生大量的废旧磷酸铁锂电池。因此，对废旧磷酸铁锂电池进行有效回收处理及再利用具有经济价值和社会效益双重意义。
[0003]为了回收再利用废旧磷酸铁锂电池，目前主要分为干法回收和湿发回收。干法回收工艺简单，应用广泛，但是能耗较大，浪费资源，生产过程中产生污染性气体或物质。湿法回收工艺稳定，针对贵重金属锂回收效率较高，但是湿法回收需要消耗大量的液碱和氧化剂，后期废液需要进一步处理，回收成本也较高，没有充分回收废旧磷酸铁锂材料中的铁、磷、锂。
[0004]现有技术存在磷酸铁锂材料回收成本高、回收效率低，只是专门针对贵重金属离子进行回收，从而浪费了磷酸铁锂材料中的铁、磷材料，没有充分回收利用磷酸铁锂材料。因此，如何回收利用废旧磷酸铁锂材料中的铁、磷、锂元素成为本专利技术研究的课题，本专利技术将回收的磷酸亚铁和回收的氢氧化锂溶液作为合成磷酸铁锂材料的原材料，完全实现了生产、回收、再生、利用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的没有充分回收废旧磷酸铁锂材料中的铁、磷、锂的问题，提供一种回收磷酸亚铁制备纳米磷酸铁锂材料的方法，该方法分开回收废旧磷酸铁锂电池中的磷、铁和锂元素，将废旧磷酸铁锂电池中的磷、铁元素全部以磷酸亚铁的形式回收；将全部锂元素以氢氧化锂的形式存在于回收滤液中，然后加入磷酸溶液降低溶液的pH值，使锂元素以氢氧化锂存在于滤液中，最后将回收的磷酸亚铁和含锂滤液作为原料，制备纳米级磷酸铁锂。该方法能够充分回收废弃磷酸铁锂材料中的磷、铁和锂元素，并将回收的磷、铁、锂作为制备磷酸铁锂的原材料；该方法合理易行，成本低廉，环境友好，能够工业化，具有较高的经济效益和社会效益，而且制备的纳米级磷酸铁锂材料具有较高的放电比容量。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种回收磷酸亚铁制备纳米磷酸铁锂材料的方法，该方法包括以下步骤：
[0007](1)将废旧磷酸铁锂正极片破碎，震荡过筛后得到磷酸铁锂原料；
[0008](2)将所述磷酸铁锂原料于酸性溶液中溶解，过滤，收集第一滤液；
[0009](3)向步骤(2)得到的第一滤液中加入硫酸亚铁溶液，将Fe/P比调节至1.45～1.5；
[0010](4)向步骤(3)得到的溶液中加入氨水溶液将pH值调节至1.5～6.5，反应后过滤洗
涤，分别得到第二滤液和第二滤饼；
[0011](5)将步骤(4)得到的第二滤饼洗涤烘干，得到磷酸亚铁；
[0012](6)向步骤(4)得到的第二滤液中加入氢氧化钡，待反应完全后过滤，得到第三滤液；
[0013](7)向步骤(6)得到的第三滤液中加入磷酸溶液，将Li/P比调节至2.8～3.2:1，得到第四滤液；
[0014](8)将步骤(5)得到的磷酸亚铁、步骤(7)得到的第四滤液和碳源混合，砂磨浆料，干燥后得到粉料；
[0015](9)将步骤(8)得到的粉料在惰性气氛中烧结，自然冷却后粉碎，得到碳包覆的纳米磷酸铁锂材料。
[0016]优选地，在步骤(2)中，所述酸性溶液为硫酸溶液或磷酸溶液。
[0017]优选地，在步骤(2)中，所述酸性溶液的浓度≥30质量％，加入的酸性溶液与磷酸铁锂原料的质量比为3～5：1。
[0018]优选地，在步骤(4)中，所述氨水溶液的浓度为20～30质量％。
[0019]优选地，在步骤(4)中，加入氨水溶液将pH值调节至2～5。
[0020]优选地，在步骤(8)中，磷酸亚铁和第四滤液混合后，铁元素与磷元素的摩尔比为1:1～1.04。
[0021]优选地，在步骤(8)中，碳源的加入量按照磷酸铁锂材料中碳的含量为0.5～3质量％的比例加入。
[0022]更优选地，在步骤(8)中，碳源的加入量按照磷酸铁锂材料中碳的含量为0.8～2质量％的比例加入。
[0023]优选地，在步骤(8)中，所述碳源为葡萄糖和聚乙二醇的混合物。
[0024]优选地，在步骤(8)中，砂磨浆料至粒度为0.25
‑
0.65um，更优选为0.45～0.6um。
[0025]优选地，在步骤(9)中，所述惰性气氛采用的气体选自氮气、氩气和氦气中的至少一种。
[0026]更优选地，在步骤(9)中，惰性气氛采用的气体为氮气。
[0027]优选地，在步骤(9)中，所述烧结温度为720～800℃，时间为5
‑
12h。
[0028]优选地，在步骤(9)中，粉末烧结后粉碎至粒度为0.8
‑
3um
[0029]更优选地，在步骤(9)中，粉末烧结后粉碎至粒度为1～2um。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：
[0031]1、本专利技术提供的方法通过充分回收废旧磷酸铁锂材料中的铁、磷、锂元素，然后将回收的铁、磷、锂元素全部用于制备磷酸铁锂材料，实现变废为宝、节约生产成本的目的。
[0032]2、本专利技术通过对废弃磷酸铁锂材料进行适当处理，可以最大程度减少磷元素和铁元素析出时锂元素的析出量，将锂元素与磷元素、铁元素进行分离，并且将磷元素和铁元素以磷酸亚铁的形式回收，锂元素以氢氧化锂的形式回收，从而提高锂元素、磷元素和铁元素的回收率。
[0033]3、本专利技术所述方法通过调节铁源的加入量和pH值，将铁元素和磷元素以磷酸亚铁的形式回收，并减少锂元素的析出，使铁元素和磷元素回收率分别高达93.5％和93.2％以上。
[0034]4、本专利技术所述方法通过向滤液中加入特定的磷源，即磷酸，不仅能够将Li/P比调节至合适的范围，便于后续制备出性能优异的磷酸铁锂材料成品，还能防止锂元素发生沉淀，使锂元素能够以氢氧化锂形式回收在滤液中，锂元素回收利用价值高，锂元素回收率可高达93.5％以上。
[0035]5、本专利技术将磷酸铁锂中的铁、磷、锂回收成为磷酸亚铁和氢氧化锂，可作为合成磷酸铁锂的原材料，充分实现回收再利用。
[0036]6、本专利技术提供的方法制备的纳米级磷酸铁锂材料粒径均匀，材料性能优异：0.2C首次放电容量可达153mAh/g以上，1C放电容量可达141mAh/g。
附图说明
[0037]图1是本专利技术提供的回收磷酸亚铁制备纳米磷酸铁锂材料的工艺流程图；
[0038]图2是实施例1中制备的磷酸铁锂材料的SEM谱图。
具体实施方式
[0039]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0040]在本文中所披露的范围的端点和任何值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回收磷酸亚铁制备纳米磷酸铁锂材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将废旧磷酸铁锂正极片破碎，震荡过筛后得到磷酸铁锂原料；(2)将所述磷酸铁锂原料于酸性溶液中溶解，过滤，收集第一滤液；(3)向步骤(2)得到的第一滤液中加入硫酸亚铁溶液，将Fe/P比调节至1.45～1.5；(4)向步骤(3)得到的溶液中加入氨水溶液将pH值调节至1.5～6.5，反应后过滤洗涤，分别得到第二滤液和第二滤饼；(5)将步骤(4)得到的第二滤饼洗涤烘干，得到磷酸亚铁；(6)向步骤(4)得到的第二滤液中加入氢氧化钡，待反应完全后过滤，得到第三滤液；(7)向步骤(6)得到的第三滤液中加入磷酸溶液，将Li/P比调节至2.8～3.2:1，得到第四滤液；(8)将步骤(5)得到的磷酸亚铁、步骤(7)得到的第四滤液和碳源混合，砂磨浆料，干燥后得到粉料；(9)将步骤(8)得到的粉料在惰性气氛中烧结，自然冷却后粉碎，得到碳包覆的纳米磷酸铁锂材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述酸性溶液为硫酸溶液或磷酸溶液。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述酸性溶液的浓度≥30质量％，加入的酸性溶液与磷酸铁锂原料的质量比为3～5：1。4.根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，杨吉，魏义华，何中林，罗荣，罗厚波，何雅，王小婷，王晓，陈雨薇，
申请(专利权)人：湖北融通高科先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：