一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法技术

本发明专利技术公开了一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法，针对高含铝废旧电池正极材料，采用熔融钠盐的方法，将其中的铝等杂质除尽；并于不同工序定向溶出铝、铁、钠、锂等有效金属元素。本发明专利技术极大地降低了锂的损失率，提高净化液的纯度，于500℃以下反应，降低反应温度，耗能低，工艺简单，易控制，成本低，具有显著的经济效益。的经济效益。的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法


[0001]本专利技术涉及废旧电池处理方法领域，具体是一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车保有量的持续增长，不仅带来了规模庞大的动力锂电池的需 求量，也为锂电池回收和梯次的利用提供的行业机遇。根据市场研究表明，2020 年动力电池的报废量达到20万吨，到2025年，报废量预计将会达到100万吨， 到2030年，预计达到300万吨。
[0003]磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，具有安全、环保、稳定性好、比容量高、价格便宜等优点，被广泛用作正极材料。大量磷酸铁锂动力电池报废，进入回收阶段，锂电池的回收市场呈现爆发式增长，对于产生的废弃磷酸铁锂电池如果不加以回收处理将会带来巨大的环境污染。同时，金属的有效回收和剩余能量的利用可以带来可观的经济效益。因此，有必要使用正确的技术手段回收废旧磷酸铁锂电池，避免环境污染和资源的浪费。
[0004]无论是圆柱锂电池还是方形锂电池，内部的结构都是粘结电极，而粘结电极给锂电池的回收带来很大的困扰。电池的回收要拆解，只能把粘结的电极全部打碎，故会产生大量的铝箔材料。目前，通过碱浸预处理可除掉部分铝杂质，剩余部分铝杂质进入含锂母液净化阶段后，对锂的回收率产生较大影响。针对高含铝磷酸铁锂电池废旧电池的处理，亟待提出一种高效回收锂的方法。
[0005]现有技术申请号为201810645996.X的中国专利：一种废旧锂电池正极材料的处理方法及废旧锂电池的回收处理工艺，其公开了从废旧锂电池中回收锂、铁和铝的方法。该专利通过对磷酸铁锂正极材料进行碱浸取，得到第一滤渣和第一滤液；然后向第一滤液中添加硫酸溶液浸出氢氧化铝固体；其次向第一滤渣中添加硫酸溶液和过氧化氢溶液得到第二滤液；接着向第二滤液中添加氢氧化钠溶液，并通氨气得到氢氧化铁固体和第三滤液；最后利用水热法从第三滤液中沉淀出碳酸锂。该方法在预处理阶段，采用645℃~655℃高温焙烧，目的是除掉负极材料和粘结剂，后采用浓度为90g/L~110g/L的氢氧化钠碱浸的方法得到浸取液，浸取液的除杂中引入了萃取操作，后得到净化液于700℃以上沉淀得到碳酸锂。此专利反应过程中能耗较高，均采用超过600℃作为反应条件；且除杂过程中引入萃取操作，加大了操作的复杂度；采用浓度为90g/L~110g/L的氢氧化钠作为碱浸液，氢氧化钠的使用量较大，故浸取液中存在大量Na
+
，对后期碳酸锂的生产不利；碳酸锂沉淀过程条件苛刻，增加生产成本。
[0006]目前，针对高含铝废旧电池正极材料的回收利用，尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法，以解决现有
技术存在的耗能高、有价金属元素分离不彻底、操作步骤复杂、成本高的问题。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：（1）、将含有铝的废旧磷酸铁锂正极材料进行筛分处理，得到筛分料，此筛分料主要包括铝箔、正负极材料和粘结剂；（2）、将步骤（1）得到的筛分料与辅料混合得到混合物料，所述辅料为碱、碳酸盐中的任意一种，或者两种任意比例的混合物；（3）、将步骤（2）得到的混合物料进行焙烧得到焙烧物；（4）、将步骤（3）得到的焙烧物与水混合后进行搅拌，然后过滤、洗涤得到第一滤液和滤饼，其中第一滤液为溶质为铝和钠、溶剂为水的溶液，由此通过第一滤液回收废旧锂电正极中的铝；（5）将步骤（4）所得第一滤液静置，过滤得到高纯磷酸钠和第二滤液，其中第二滤液中溶质为铝、溶剂为水。
[0009]（6）向步骤（5）所得的第二滤液中添加硫酸，得到氢氧化铝固体。
[0010]（7）将步骤（4）得到的滤饼与酸、氧化剂混合后进行搅拌，然后过滤得到含有锂、铁的第三滤液；（8）采用碱溶液将步骤（7）得到的第三滤液的pH调节至大于4.00，等待30分钟后至第二滤液中的Fe
3+
以氢氧化铁形式完全沉淀，过滤得到氢氧化铁固体和第四滤液，此滤液溶质为锂，溶剂为水；（9）步骤（8）所得第四滤液于40℃~90℃条件下，向其中加入磷系沉淀剂，反应后，抽滤得到磷酸锂固体。由此定向分离废旧锂电池正极中的铝、铁、锂。
[0011]作为优选，步骤（2）中，所述辅料为碱时，选用氢氧化钠、碳酸氢钠、磷酸氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠的任意一种，或者任意几种任意比例的混合；所述辅料为碳酸盐时，选用碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙中的任意一种，或者任意几种任意比例的混合。
[0012]作为优选，步骤（2）中，所述筛分料与辅料按质量比1:1~1:5混合形成混合物料。
[0013]作为优选，步骤（3）中，焙烧温度为200℃~500℃，焙烧时间为10 分钟
‑
240 分钟。
[0014]作为优选，步骤（4）中，焙烧料与水按质量比1:1~1:10进行混合，混合后搅拌温度为20℃~95℃，搅拌时间为30分钟~90分钟。
[0015]作为优选，步骤（5）中，第一滤液静置温度为10℃~25℃，静置时间为30分钟~60分钟。
[0016]作为优选，步骤（7）中，所使用的酸为硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸中任意一种或任意几种任意比例的混合，所使用的酸的浓度为0.1 mol/L~4.0 mol/L。
[0017]作为优选，步骤（7）中，所使用的氧化剂为过氧化氢、高锰酸钾、高氯酸钾、氯酸钾、高铁酸钾、过硫酸钠中的任意一种或任意几种任意比例的混合，所使用的的氧化剂的质量分数为5%~30%。
[0018]作为优选，步骤（7）中，所述滤饼、酸和氧化剂按质量比1:1:1~1:10:5进行混合，混合后搅拌时间为60分钟~120分钟，搅拌温度为25℃~60℃。
[0019]作为优选，步骤（8）中，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液、碳酸钙乳液、碳酸钠溶液中的任意一种或任意几种任意比例的混合，碱溶液的质量分数为5%~30%。
[0020]本专利技术以高含铝量的磷酸铁锂废旧电池为原料，定向溶出铝、铁、锂等元素，既可将原料进行分类处理，大大降低了后续处理成本，又可降低铝元素除杂工段对锂元素的损失率。使原料中锂、铝和铁的有效分离提取，增加资源利用效率，提升经济效益。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点为：本专利技术针对于高含铝量的磷酸铁锂废旧电池，为了避免铝离子去除过程中对锂的吸附损失率，该方法于前端500℃以下的低温焙烧过程中添加辅料的方式，除掉高铝磷酸铁锂废旧电池中的铝箔、粘结剂和负极材料，且后期钠离子于于低温下析出高纯磷酸钠，消除钠离子对后续步骤的影响，得到较为纯净的含锂母液，且于温和条件下即可得到磷酸锂产品。该专利于不同步骤中除铝、铁等元素，实现了有价元素的定向分离，提高了工业化价值。对比现有工业中可知，铝的除杂过程对锂的夹带作用明显，且对废旧锂电进行活化过程，降低后期的处理温度。本专利技术实现了铝、铁、钠的定向溶出，具有极高的工业化价值。
[0022]本专利技术以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、将含有铝的废旧磷酸铁锂正极材料进行筛分处理，得到筛分料，此筛分料主要包括铝箔、正负极材料和粘结剂；（2）、将步骤（1）得到的筛分料与辅料混合得到混合物料，所述辅料为碱、碳酸盐中的任意一种，或者两种任意比例的混合物；（3）、将步骤（2）得到的混合物料进行焙烧得到焙烧物；（4）、将步骤（3）得到的焙烧物与水混合后进行搅拌，然后过滤、洗涤得到第一滤液和滤饼，其中第一滤液为溶质为铝和钠、溶剂为水的溶液，由此通过第一滤液回收废旧锂电正极中的铝；（5）将步骤（4）所得第一滤液静置，过滤得到高纯磷酸钠和第二滤液，其中第二滤液中溶质为铝、溶剂为水；（6）向步骤（5）所得的第二滤液中添加硫酸，得到氢氧化铝固体；（7）将步骤（4）得到的滤饼与酸、氧化剂混合后进行搅拌，然后过滤得到含有锂、铁的第三滤液；（8）采用碱溶液将步骤（7）得到的第三滤液的pH调节至大于4.00，等待30分钟后至第二滤液中的Fe
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以氢氧化铁形式完全沉淀，过滤得到氢氧化铁固体和第四滤液，此滤液溶质为锂，溶剂为水；（9）步骤（8）所得第四滤液于40℃~90℃条件下，向其中加入磷系沉淀剂，反应后，抽滤得到磷酸锂固体，由此定向分离废旧锂电池正极中的铝、铁、锂。2.根据权利要求1所述的一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法，其特征在于，步骤（2）中，所述辅料为碱时，选用氢氧化钠、碳酸氢钠、磷酸氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠的任意一种，或者任意几种任意比例的混合；所述辅料为碳酸盐时，选用碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙中的任意一种，或者任意几种任意比例的混合。3.根据权利要求1所述的一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法，其特征在于，步骤（2）中，所述筛分料与辅料按...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志启，李娜，周自圆，赵鹏程，应永苍，
申请(专利权)人：安徽大学绿色产业创新研究院，
类型：发明
国别省市：