废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方法，包括：采用带电破碎装置对废旧电池进行带电破碎，得到尺寸统一的碎片；将碎片经过物理分选后得到铜、铝、隔膜、不锈钢及电池正负极黑粉；对电池正负极黑粉经过酸化、氧化、沉淀后过滤，得到待提锂溶液及磷铁碳粉；将待提锂溶液进行碱液调节后过滤，在低温下浓缩后进行搅拌转化、过滤、洗涤，烘干后得到碳酸锂；对磷铁碳粉进行酸溶、固液分离后得到磷铁溶液及碳粉，对磷铁溶液进行碱液调节、过滤、洗涤，烘干后得到二水磷酸铁。简单节能、高效的处理废旧磷酸铁锂电池，同时实现全组分回收，制备得到的磷酸铁、碳酸锂达到标准，自动化程度高，回收率高，适用于大批量废旧电池处理。理。理。

【技术实现步骤摘要】
废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方法


[0001]本专利技术涉及废旧电池回收领域，尤其涉及一种废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方法。

技术介绍

[0002]随着能源危机和环境污染等问题的日益突出，可持续发展的新能源成为目前能源发展利用的重要组成部分。太阳能、风力发电等清洁可再生能源成为未来能源的发展方向，同时，电动汽车的高速发展，为日益紧张的传统能源提供了新的解决方案。其中，锂离子电池凭借其比能量高、体积小、质量轻、温度范围广等独特优势，成为了新能源和电动汽车的能源载体，近年来生产和需求量与日俱增。
[0003]锂离子电池的广泛利用，给工业和生活带来了便利，但随之而来的废弃量也逐年增加。我国的矿产资源相对较少，而废旧的锂离子电池中有锂、钴、锰、镍、铝、铜等许多有价金属资源。相比矿产资源，废旧的锂离子电池金属资源含量相对较高，品位很高，有效效回收废旧锂离子电池及其生产废料中的金属，可降低矿产资源的消耗，同时够降低其对环境和人类的危害，实现锂离子电池的产业的循环可持续发展。
[0004]但该现有技术通常情况下，对电池单体切割方式要求复杂，对正极片完整性要求严格，破碎技术效率低，难以满足目前大批量废旧电池处理的需求，如公开号CN201710380176.8一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法，专利技术专利正极片提取操作难，对设备要求高，难以实现批量回收；目前，现有技术中已经存在对废旧磷酸铁锂电池正极材料回收的技术，如公开号为CN113285135A、CN113270659A、CN113912032A等专利技术专利均可实现磷铁锂的提取。但上述工艺中均未考虑除铝及其它杂质，导致磷酸铁产品中杂质离子含量较高，影响品质和性能。公开号CN109167059A一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，该工艺采用树脂回收废酸，树脂耗量大，且极易饱和，成本高；公开号CN111675203A一种从废旧磷酸铁锂电池回收锂的方法、以及回收锂和磷酸铁的方法，而且使用氨水的话碳酸锂的铜杂质去除不干净，制备的碳酸锂纯度无法保证，该工艺的回收过程中锂的损失量大；公开号为CN112142077A，专利技术名称为磷酸铁锂正极废料回收制备电池级碳酸锂和磷酸铁的方法的中国专利技术专利采用空气氧化水浸的方式浸出分离锂，效率较低，同时采用草酸、柠檬酸、醋酸、苹果酸等有机酸作为酸碱调节剂，不仅成本较高，而且会引入有机物，对环境造成污染；同时在对磷铁的回收过程中，需要采用行星球磨机研磨活化，而且采用磷酸浸出的方式回收磷铁，磷酸用量也较大，同时在磷酸铁制备过程中还需要加入磷酸铁晶种，整体经济效益也存在问题。公开号为CN113912032A，一种从废旧磷酸铁锂电池正极粉中回收制备电池级碳酸锂和磷酸铁的方法，该方法在制备磷酸铁的过程中需要先将铁氧化，又将磷酸铁渣依次进行还原反应，整个过程繁琐，未考虑除铜，还需要额外添加铁、磷酸，成本高，制备碳酸锂过程中需要高温浓缩，能耗大，且在洗涤过程中磷铁锂的损失量大，回收率低。上述工艺中均未考虑回收磷酸铁锂电池中其它组分，铜、铝、不锈钢造成了浪费。
[0005]针对以上问题，目前还没有一种有效的解决方法。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方法，通过对电池进行带电破碎，解决现有技术中不能兼顾放电效率及环保的问题；通过对电池正负极黑粉进行除杂提锂，解决现有技术中提锂效率不高、碳酸锂合成效率低的问题；采用低温浓缩工艺，解决现有技术中高温浓缩能耗大的问题；对电池正负极黑粉除杂后提取磷铁，制备磷酸铁，解决现有技术中回收磷铁效率不高、磷酸铁合成效率低的问题；对电池中的各个组分进行分类回收，解决现有技术中回收组分不足的问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供了一种废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方法，包括：采用废旧电池带电破碎装置对废旧电池进行带电破碎，得到尺寸统一的碎片；将所述碎片经过物理分选后得到铜、铝、隔膜、不锈钢及电池正负极黑粉；对所述电池正负极黑粉经过酸化、氧化、沉淀后过滤，得到待提锂溶液及磷铁碳粉；将所述待提锂溶液进行碱液调节后过滤，在30
‑
60℃下浓缩后进行搅拌转化、过滤及循环水洗涤，烘干后得到电池级碳酸锂；对所述磷铁碳粉进行酸溶、固液分离后得到磷铁溶液及碳粉，对所述磷铁溶液进行碱液调节、过滤分离及洗涤，烘干后得到二水磷酸铁。
[0008]进一步可选的，所述将所述待提锂溶液进行碱液调节后过滤，在30
‑
60℃下浓缩后进行搅拌转化、过滤及循环水洗涤，烘干后得到电池级碳酸锂，包括：采用氢氧化钠溶液将所述待提锂溶液的PH值调节至4
‑
8，过滤掉铜、铝、铁杂质，得到过滤后的待提锂溶液；将所述过滤后的待提锂溶液在30
‑
60℃下进行抽真空浓缩工艺，得到浓缩待提锂溶液；将饱和的碳酸钠溶液按第一预定比例加入到浓缩待提锂溶液中，在80
‑
90℃下搅拌第一预定时间，固液分离后，采用预定温度的纯水对固态物进行洗涤、过滤，烘干后得到所述电池级碳酸锂。
[0009]进一步可选的，所述第一预定比例为n(Li：Na2CO3)＝2：1；所述第一预定时间为1小时；所述预定温度为85
‑
95℃。
[0010]进一步可选的，所述对所述磷铁碳粉进行酸溶、固液分离后得到磷铁溶液及碳粉，对所述磷铁溶液进行碱液调节、过滤分离及洗涤，烘干后得到二水磷酸铁，包括：将所述磷铁碳粉与水按第二预定比例进行混合搅拌，加入第一酸性溶液后在30
‑
70℃下搅拌第二预定时间后过滤，得到第一含磷铁溶液及第一过滤粉；将所述第一过滤粉与水按第三预定比例进行混合搅拌，过滤后得到第二含磷铁溶液及碳粉；将所述第一含磷铁溶液与第二含磷铁溶液混合，得到混合磷铁溶液；采用氢氧化钠溶液调节所述混合磷铁溶液的PH至1
‑
2，搅拌、固液分离后，采用纯水对固态物进行洗涤，过滤、烘干后得到所述二水磷酸铁。
[0011]进一步可选的，所述第二预定比例为1:4
‑
10；所述第三预定比例为1:1
‑
4；所述第二预定时间1.5
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2小时；所述第一酸性溶液为盐酸、硫酸及硝酸中的任一种；所述第一酸性溶液的固酸比例为1:2
‑
4。
[0012]进一步可选的，所述对所述电池正负极黑粉经过酸化、氧化、沉淀后过滤，得到待提锂溶液及磷铁碳粉，包括：将所述电池正负极黑粉与水按第四预定比例进行混合搅拌，得到混合溶液；将所述混合溶液加入第二酸性溶液后加热至30
‑
70℃，加入过氧化氢溶液调节PH至1
‑
5，搅拌第三预定时间，沉淀、过滤后得到第一含锂溶液及第二过滤粉；将所述第二过滤粉与水按第四预定比例进行混合搅拌第三预定时间，过滤后得到第二含锂溶液及磷铁碳粉；将所述第一含锂溶液与所述第二含锂溶液混合后得到所述待提锂溶液。
[0013]进一步可选的，所述第四预定比例为1:4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方法，其特征在于，包括：采用废旧电池带电破碎装置对废旧电池进行带电破碎，得到尺寸统一的碎片；将所述碎片经过物理分选后得到铜、铝、隔膜、不锈钢及电池正负极黑粉；对所述电池正负极黑粉经过酸化、氧化、沉淀后过滤，得到待提锂溶液及磷铁碳粉；将所述待提锂溶液进行碱液调节后过滤，在30
‑
60℃下浓缩后进行搅拌转化、过滤及循环水洗涤，烘干后得到电池级碳酸锂；对所述磷铁碳粉进行酸溶、固液分离后得到磷铁溶液及碳粉，对所述磷铁溶液进行碱液调节、过滤分离及洗涤，烘干后得到二水磷酸铁。2.根据权利要求1所述的废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方法，其特征在于，所述将所述待提锂溶液进行碱液调节后过滤，在30
‑
60℃下浓缩后进行搅拌转化、过滤及循环水洗涤，烘干后得到电池级碳酸锂，包括：采用氢氧化钠溶液将所述待提锂溶液的PH值调节至4
‑
8，过滤掉铜、铝、铁杂质，得到过滤后的待提锂溶液；将所述过滤后的待提锂溶液在30
‑
60℃下进行抽真空浓缩工艺，得到浓缩待提锂溶液；将饱和的碳酸钠溶液按第一预定比例加入到浓缩待提锂溶液中，在80
‑
90℃下搅拌第一预定时间，固液分离后，采用预定温度的纯水对固态物进行洗涤、过滤，烘干后得到所述电池级碳酸锂。3.根据权利要求2所述的废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方法，其特征在于：所述第一预定比例为n(Li：Na2CO3)＝2：1；所述第一预定时间为1小时；所述预定温度为85
‑
95℃。4.根据权利要求1所述的废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方法，其特征在于，所述对所述磷铁碳粉进行酸溶、固液分离后得到磷铁溶液及碳粉，对所述磷铁溶液进行碱液调节、过滤分离及洗涤，烘干后得到二水磷酸铁，包括：将所述磷铁碳粉与水按第二预定比例进行混合搅拌，加入第一酸性溶液后在30
‑
70℃下搅拌第二预定时间后过滤，得到第一含磷铁溶液及第一过滤粉；将所述第一过滤粉与水按第三预定比例进行混合搅拌，过滤后得到第二含磷铁溶液及碳粉；将所述第一含磷铁溶液与第二含磷铁溶液混合，得到混合磷铁溶液；采用氢氧化钠溶液调节所述混合磷铁溶液的PH至1
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2，搅拌、固液分离后，采用纯水对固态物进行洗涤，过滤、烘干后得到所述二水磷酸铁。5.根据权利要求4所述的废旧电池全组分回收及磷酸铁、碳酸锂制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王裕民，韩晓改，范靖康，李宏伟，张志刚，阎晓兵，吕峰，杨忠丰，吴备战，赵青花，李辉，
申请(专利权)人：山西汾西重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：