一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法技术

一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法，包括：将废旧磷酸铁锂电池制成电极活性材料粉末，采用碱洗后经过滤、烘干得到待处理物料；将得到的物料采用稀酸+氧化剂浸出，过滤得到富锂浸出液和滤渣；将得到的富锂浸出液净化除杂后沉锂得到碳酸锂；对得到的滤渣进行碱浸出，过滤得到富磷浸出液和富铁渣；对得到的富铁渣进行中温煅烧；对得到的富磷浸出液蒸发结晶或进行净化除杂后添加含双氧水和含Fe

【技术实现步骤摘要】
一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法


[0001]本专利技术涉及废旧电池回收
，具体涉及一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法。

技术介绍

[0002]随着现代化科技的高速发展，社会能源与环境生态污染问题日益突出，各种废弃电池对环境及生态的污染问题已经成了社会关注的焦点。而锂离子电池由于容量高、循环性能稳定、工作平台电压高等特点被广泛应用于动力电池和储能电池，而动力和储能电池对电池材料的需求通常大于常规的小型电池。因此，在未来3
‑
5年内，将有大量的锂离子电池报废，对其进行回收具有很高的社会价值。
[0003]然而，目前国内回收废旧磷酸铁锂的技术路线尚还存在缺陷，处理废旧磷酸铁锂电池电极活性材料的主流方式为酸性还原浸出得到含有Li
+
、Fe
2+
、PO
43
‑
、F
‑
、Al
3+
和Fe
3+
等离子的浸出液，沉淀除铝、吸附除氟然后调节pH值加入氧化剂沉淀得到FePO4，最后再调节pH并添加Na2CO3得到Li2CO3。如中国专利CN111009660B公布的“一种由废旧磷酸铁锂电池制备磷酸铁锂正极材料的方法”利用酸浸出
‑
沉淀法回收废旧磷酸铁锂电池中的有价金属，先用无机酸浸出电极活性材料得到浸出液，铁粉置换除铜、沉淀除铝，然后加碱和氧化剂控制pH值得到磷酸铁，最后进行锂的回收，该方法实现了对废旧磷酸铁锂的回收，但存在回收产品纯度不高、锂回收率低的问题。又如中国专利CN110459828A公布的“废旧磷酸铁锂电池正极材料综合回收方法”，利用稀酸和氧化剂浸出废旧磷酸铁锂电池极粉，得到锂富集液然后采用沉淀法净化除杂，得到碳酸锂；对浸出渣进行酸浸净化除杂后得到FePO4，该方法实现了对废旧磷酸铁锂电池的回收，但预提锂浸出渣采用酸浸要严格控制还原条件防止Fe
3+
的生成，且在Fe
2+
存在条件下溶液除杂困难。
[0004]也有方法提到将正极片进行剥离，获得正极材料，随后再进行酸浸全浸出或预提锂，获得包含Li、Fe和P浸出液或得到富Li浸出液及浸出渣，并将该浸出液预先提取Fe、P后再提取Li或直接提取Li，该方法存在浸出液除杂净化难以彻底，回收的产物纯度不理想，且预提锂浸出渣中Fe、P全进入溶液中会导致净化困难。
[0005]现有常规的正极材料的回收方法，容易造成锂损失，锂回收率不高，此外，回收过程中含铁浸出液除杂困难，难以得到符合行业标准的电池级磷酸铁。

技术实现思路

[0006]针对上述已有技术存在的不足，本专利技术提供一种从废旧磷酸铁锂电池中低成本回收有价金属的方法。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的。
[0008]一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法，其特征在于，所述方法包括：
[0009](1)将废旧磷酸铁锂电池制成电极活性材料粉末，采用碱洗后经过滤、烘干得到待处理物料；
[0010](2)将步骤(1)得到的物料采用稀酸+氧化剂浸出，过滤得到富锂浸出液和滤渣；
[0011](3)将步骤(2)得到的富锂浸出液净化除杂后沉锂得到碳酸锂；
[0012](4)对步骤(2)中得到的滤渣进行碱浸出，过滤得到富磷浸出液和富铁渣；
[0013](5)对步骤(4)中得到的富铁渣进行中温煅烧，得到工业级铁红(Fe2O3)；对步骤(4)中得到的富磷浸出液蒸发结晶得到Na3PO4·
12H2O或进行净化除杂后添加H2O2和含Fe
2+
盐溶液合成电池级FePO4·
2H2O。
[0014]进一步地，所述步骤(1)将废旧磷酸铁锂电池经放电、拆解、破碎、焙烧、筛分制得电极活性材料粉末。
[0015]进一步地，所述步骤(1)碱洗处理过程中，采用的碱液为NaOH、NH4OH、KOH中的一种或几种，所述碱液pH为10
‑
14，碱洗时间控制在10
‑
60min，温度控制在20℃
‑
50℃。
[0016]进一步地，所述步骤(2)所用稀酸浓度控制在0.05
‑
0.5mol/L，固液比控制在50
‑
200g/L，采用的氧化剂为固体氧化剂时用量控制在理论量的1
‑
1.5倍，为液体氧化剂时控制体积分数在0.1％
‑
10％之间；浸出时间控制在5
‑
60min，温度控制在20℃
‑
100℃。
[0017]进一步地，所述稀酸为H2SO4、HCl、HNO3、柠檬酸、草酸、醋酸中的一种或几种；所述氧化剂为NaClO、H2O2、FeCl3、过硫酸盐中的一种或几种。
[0018]进一步地，所述步骤(3)对富锂浸出液进行净化除杂过程，是在室温条件下，通过添加NaOH、KOH或氨水先调节溶液pH至2.5除铁，升高溶液pH至4.5除铝，然后调节溶液pH至5
‑
7时添加活性氧化铝球除氟；净化除杂时间控制在30
‑
180min之间，活性氧化铝球加入量为1
‑
10g/L。
[0019]进一步地，所述步骤(3)沉锂得到碳酸锂过程是，向净化除杂得到的浸出液中添加NaOH或氨水调节溶液pH至11
‑
13之间，控制反应温度在80
‑
100℃，并按理论量过量2倍添加Na2CO3，在反应30
‑
180min后过滤得到电池级Li2CO3；沉锂后液作为母液用于后续滤渣的浸出。
[0020]进一步地，所述步骤(4)滤渣进行碱浸出工艺如下：NaOH质量分数在5％
‑
40％之间，温度在30℃
‑
80℃之间，时间在30
‑
300min之间，固液比(即滤渣与NaOH溶液比)在50
‑
200g/L之间。
[0021]进一步地，所述步骤(5)富铁渣中温煅烧工艺如下：温度300℃
‑
600℃，时间30
‑
180min。
[0022]进一步地，所述步骤(5)含Fe
2+
盐溶液的盐为硫酸盐、氯化盐、硝酸盐或磷酸氢盐中的一种或几种。
[0023]本专利技术的有益技术效果如下：
[0024]1)本专利技术采用二步回收工艺先用稀酸浸出提取废旧磷酸铁中的锂，后对磷铁渣采用低附加值铁开源的思路，对浸出液净化除杂后得电池级的碳酸锂、磷酸铁或高纯磷酸钠，高效实现废旧锂离子电池中有价金属的低成本回收再利用。具体先采用稀酸预提锂可大幅度提升锂的回收率，且大部分杂质元素在预提锂阶段进入到浸出液中，可通过简单化学沉淀的方式除去；然后采用碱浸出预提锂过滤渣，实现低附加回收值Fe的开源，可大幅度降低回收成本。
[0025]2)本专利技术方法还可用于处理不同型号的废旧磷酸铁锂电池，无需分别进行回收，且工艺简单，工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将废旧磷酸铁锂电池制成电极活性材料粉末，采用碱洗后经过滤、烘干得到待处理物料；(2)将步骤(1)得到的物料采用稀酸+氧化剂浸出，过滤得到富锂浸出液和滤渣；(3)将步骤(2)得到的富锂浸出液净化除杂后沉锂得到碳酸锂；(4)对步骤(2)中得到的滤渣进行碱浸出，过滤得到富磷浸出液和富铁渣；(5)对步骤(4)中得到的富铁渣进行中温煅烧，得到工业级铁红；对步骤(4)中得到的富磷浸出液蒸发结晶得到Na3PO4·
12H2O或进行净化除杂后添加H2O2和含Fe
2+
盐溶液合成电池级FePO4·
2H2O。2.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法，其特征在于，所述步骤(1)将废旧磷酸铁锂电池经放电、拆解、破碎、焙烧、筛分制得电极活性材料粉末。3.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法，其特征在于，所述步骤(1)碱洗处理过程中，采用的碱液为NaOH、NH4OH、KOH中的一种或几种，所述碱液pH为10
‑
14，碱洗时间控制在10
‑
60min，温度控制在20℃
‑
50℃。4.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法，其特征在于，所述步骤(2)所用稀酸浓度控制在0.05
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0.5mol/L，固液比控制在50
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200g/L，采用的氧化剂为固体氧化剂时用量控制在理论量的1
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1.5倍，为液体氧化剂时控制体积分数在0.1％
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10％之间；浸出时间控制在5
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60min，温度控制在20℃
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100℃。5.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法，其特征在于，所述稀酸为H2SO4、HCl、HNO3、...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，张坤，李琴香，杨健，肖力，华文超，魏琼，廖兴燕，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：