一种磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法，涉及磷酸铁锂废粉回收技术领域。该方法包括将磷酸铁锂废粉在盐酸溶液中溶解后过滤得到磷酸铁锂溶液；将磷酸铁锂溶液在不添加碱的情况下浓缩蒸发后再稀释以调节pH，加入铁粉以去除铜杂质，接着加入氟化锂，过滤得到除铜铝溶液；将除铜铝溶液在不添加碱的情况下进行浓缩蒸发后再稀释以调节pH，过滤不溶物，得到除钙镁溶液；蒸发浓缩后干燥，焙烧得到电池级磷酸铁锂粉末。本发明专利技术通过两次的蒸发浓缩再稀释，不仅能够调节pH，同时还能够回收盐酸溶液，在除杂调节溶液pH过程中未加入任何碱性溶液，减少废水处理压力的同时保证了制备的磷酸铁锂材料的高纯性，产品性能更加优越。产品性能更加优越。产品性能更加优越。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法


[0001]本专利技术涉及磷酸铁锂废粉回收
，具体而言，涉及一种磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车不断得到重视和发展，替代传统汽车已经成为必然的趋势。新能源汽车创造绿色出行的同时，也带来相应的难题，作为新能源汽车“心脏”的锂离子动力电池的寿命只有平均5年，导致电动汽车动力电池累计报废量增加。而由于锂离子动力电池复杂的结构，回收的高成本，工艺的不完善，回收利用一直处于低迷状态，其中磷酸铁锂电池因其制备成本较低，安全性能高，近些年来受到广泛的应用，其用量有超越三元用量的趋势，而磷酸铁锂的报废量近几年呈现倍数增长的趋势，因此对于废旧铁锂电池的回收已经迫在眉睫。目前废旧磷酸铁锂工业化的回收方法为从正极片中以选择性提锂的方式回收碳酸锂，选择性提取锂后的磷铁渣则以磷酸铁的方法加以回收，整个过程中需要加入大量的硫酸，废水处理压力大，回收成本高，而低能耗一步法常温常压下下从磷酸铁锂废粉直接回收得到电池级磷酸铁锂的方法与技术存在严重的缺失。
[0003]近年来，日韩及中国企业对磷酸铁锂废粉进行了大量的研究，但主要采用分步回收生成磷酸铁和碳酸锂的方式加以回收，该方法虽然可以高回收率回收废旧磷酸铁锂正极材料中的铁、磷和锂元素，但是这种回收过程程序复杂，且锂离子的综合回收率较低。
[0004]另外，也有企业将电池粉料采用酸浸、调pH、加入表面活性剂和抗氧化剂，再补充锂源、磷源和/或铁源后，调节体系pH，密封高压保温反应，获得磷酸铁锂前驱体，再将磷酸铁锂前驱体制得磷酸铁锂。该方法虽然流程简单、酸耗低、能耗低，锂、铁、磷回收率高，但是该方法中有两处存在pH调节过程，需要大量碱性物料，会产生大量的废水，另外采用水热合成磷酸铁锂，需要高温高压下进行反应，设备要求高，生产周期长，产业化难度大，另外反应过程对调节溶液pH的试剂有严格的要求，氢氧化钠或者氨类的调节试剂都会使得生成的磷酸铁锂产品中钠、氨氮含量过高，产品无法表现出很好的性能，而含锂的调节试剂又使得成本大大增加。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法，其可以在缩短铁锂回收流程的同时降低试剂的使用量，减少废水的处理量。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法，其包括：
[0009]溶解步骤：将磷酸铁锂废粉在盐酸溶液中溶解后固液分离得到磷酸铁锂溶液；
[0010]除杂步骤：将所述磷酸铁锂溶液在不添加碱的情况下浓缩蒸发后再稀释以调节pH，加入铁粉以去除铜杂质，接着加入氟化锂以去除铝杂质，固液分离得到除铜铝溶液；将
所述除铜铝溶液在不添加碱的情况下进行浓缩蒸发后再稀释以调节pH，分离不溶物，得到除钙镁溶液；
[0011]焙烧步骤：将所述除钙镁溶液干燥后焙烧得到电池级磷酸铁锂粉末。
[0012]在可选的实施方式中，所述除杂步骤中包括如下特征(1)至特征(4)中的至少一种：
[0013]特征(1)：所述磷酸铁锂溶液进行浓缩蒸发至所述磷酸铁锂溶液初始体积的10
‑
25％，接着加水稀释至所述磷酸铁锂溶液的初始体积；
[0014]特征(2)：所述铁粉的加入量为所述磷酸铁锂溶液中铜杂质物质量的1.2
‑
2.0倍；
[0015]特征(3)：所述氟化锂的加入量为所述磷酸铁锂溶液中铝元素物质量的6
‑
10倍；
[0016]特征(4)：加入所述氟化锂后于30
‑
70℃反应1
‑
3h。
[0017]在可选的实施方式中，所述除铜铝溶液进行浓缩蒸发至所述除铜铝溶液的初始体积的10
‑
25％，接着加水稀释至所述除铜铝溶液的初始体积。
[0018]在可选的实施方式中，所述盐酸溶液的质量浓度为15
‑
40％。
[0019]在可选的实施方式中，在所述溶解步骤中包括如下特征(5)至特征(7)中的至少一种：
[0020]特征(5)：所述磷酸铁锂废粉与所述盐酸溶液的质量比为1:1.4
‑
1:3.5。
[0021]特征(6)：所述磷酸铁锂废粉中铁含量为25
‑
33％。
[0022]特征(7)：所述溶解步骤中反应温度为20
‑
100℃，反应时间为1
‑
4h。
[0023]在可选的实施方式中，所述焙烧时的温度为500
‑
850℃，时间为1
‑
7h。
[0024]在可选的实施方式中，在对所述除钙镁溶液干燥之前还包括将所述除钙镁溶液蒸发浓缩至除钙镁溶液初始体积的1/20
‑
1/12；
[0025]优选地，所述干燥为喷雾干燥。
[0026]在可选的实施方式中，在所述焙烧过程中添加碳源作为添加剂，所述碳源的加入量为磷酸铁锂固含量的5
‑
10％；
[0027]优选地，所述碳源为炭黑。
[0028]在可选的实施方式中，所述磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法还包括盐酸回收步骤：对所述磷酸铁锂溶液和所述除铜铝溶液进行浓缩蒸发时产生的蒸汽进行冷凝回收。
[0029]在可选的实施方式中，所述盐酸的回收率大于96％。
[0030]本专利技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术提供的磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法，采用盐酸溶液对磷酸铁锂废粉进行溶解，并且通过两次的蒸发浓缩再稀释，不仅能够调节pH，同时还能够回收盐酸溶液，回收比例超过96％，锂的一次直接回收率>99.5％，回收成本低，磷酸铁锂废粉溶解用的盐酸溶液可循环再利用；本专利技术在除杂调节溶液pH过程中未加入任何碱性溶液，仅通过浓缩蒸发后再稀释在操作方式来实现对溶液pH的调节，减少废水处理压力的同时保证了制备的磷酸铁锂材料的高纯性，产品性能更加优越；此外，本申请中，通过引入铁粉和氟化锂实现对铜杂质和铝杂质进行去除，而多余的氟还可以在第二次蒸发浓缩再稀释过程中将钙和镁去除，整个除杂过程并未引入其他杂质成分，使得本申请制备获得的磷酸铁锂的杂质含量低，首次放电容量大且首效高。本专利技术将铁锂废粉通过除杂后通过将料浆浓缩干燥后，
进行常压焙烧即可制备电池级磷酸铁锂，回收流程短。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0033]图1为本专利技术提供的磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法的工艺流程图；
[0034]图2为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，包括：溶解步骤：将磷酸铁锂废粉在盐酸溶液中溶解后固液分离得到磷酸铁锂溶液；除杂步骤：将所述磷酸铁锂溶液在不添加碱的情况下浓缩蒸发后再稀释以调节pH，加入铁粉以去除铜杂质，接着加入氟化锂以去除铝杂质，固液分离得到除铜铝溶液；将所述除铜铝溶液在不添加碱的情况下进行浓缩蒸发后再稀释以调节pH，分离不溶物，得到除钙镁溶液；焙烧步骤：将所述除钙镁溶液干燥后焙烧得到电池级磷酸铁锂粉末。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述除杂步骤中包括如下特征(1)至特征(4)中的至少一种：特征(1)：所述磷酸铁锂溶液进行浓缩蒸发至所述磷酸铁锂溶液初始体积的10
‑
25％，接着加水稀释至所述磷酸铁锂溶液的初始体积；特征(2)：所述铁粉的加入量为所述磷酸铁锂溶液中铜杂质物质量的1.2
‑
2.0倍；特征(3)：所述氟化锂的加入量为所述磷酸铁锂溶液中铝元素物质量的6
‑
10倍；特征(4)：加入所述氟化锂后于30
‑
70℃反应1
‑
3h。3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述除铜铝溶液进行浓缩蒸发至所述除铜铝溶液的初始体积的10
‑
25％，接着加水稀释至所述除铜铝溶液的初始体积。4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂废粉制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述盐酸溶液的质量浓度为15
...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍维东，胡雷，罗涛，
申请(专利权)人：浙江华友钴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：