一种废旧磷酸铁锂电池回收再利用的方法技术

本发明专利技术属于化工制品技术领域，具体涉及一种废旧磷酸铁锂电池回收再利用的方法。包括以下步骤：首先通过氢氧化钠溶液与β

【技术实现步骤摘要】
一种废旧磷酸铁锂电池回收再利用的方法


[0001]本专利技术属于化工制品
，具体涉及一种废旧磷酸铁锂电池回收再利用的方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源行业的迅猛发展及新能源产业应用的大规模普及，绿色、持久、循环、高效的能源需求成为未来发展的焦点和目标。自第一批新能源汽车投入使用距今，一部分锂离子电池正迎来退役高峰。随着目前磷酸铁锂价格的上涨，废旧磷酸铁锂电池回收也是水涨船高。目前磷酸铁锂电池的回收主要以火法的直接修复和湿法的回收为主。火法回收的优势是工艺简单，回收流程短，但是对回收材料要求较苛刻，且对回收设备要求较高，能源消耗大。而湿法回收虽然可实现多组分的回收利用，但是回收流程长，且回收过程中产生的废水处理量大。无论是火法还是湿法回收，目前都面临一个巨大的难题即：废旧磷酸铁锂正极材料中的有价金属杂质的去除。
[0003]由于实际工业规模化生产的困难，目前大部分公司在回收废旧磷酸铁锂电池采取的流程为：1)放电；2)破碎；3)高温煅烧脱除电解液粘结剂隔膜；4)过筛去除铜铝混合粉，得到碳粉磷酸铁锂混合粉；5)碳粉磷酸铁锂混合粉酸浸进行有价组分回收利用。上述方法回收得到的碳粉磷酸铁锂混合粉中会含有远超于回收标准的铜和铝杂质。若要回收磷酸铁，则需采用沉淀法预先去除铜铝杂质。但问题是，铁离子和铝离子的性质接近，磷酸亚铁、磷酸铁、磷酸铝的沉淀条件非常接近，通过加氢氧化钠或氨水的方式调节pH，不但无法除铝，还因为调节pH过程中，由于局部pH过高而将铁、铝共沉淀，难以清洗区分，造成资源浪费。
[0004]典型的申请公布号为“CN 113737018 A”的中国专利公开了“一种废旧电池正极原料的回收方法”：该方法包括以下步骤：步骤一：将废旧电池放电、拆解，焙烧、剥离破碎，分离出废旧磷酸铁锂电池正极粉料；步骤二：将磷酸铁锂正极粉料加水浆化后加硫酸进行浸出，浸出完成后固液分离，得到浸出液和浸出渣；步骤三：浸出液加碱液调节pH值，加入铁粉置换除铜，得除杂后溶液；步骤四：除杂后溶液根据含铁和磷的比例补加磷酸钠，磷酸铁锂浸出除杂后液和碱液、氧化剂双氧水等氧化按一定的比例同时加入，同过程调节溶液pH值至1.5
‑
3.5沉淀磷酸铁，固液分离后得到磷酸铁沉淀；步骤五：滤液为含锂的溶液，该滤液通入二氧化碳，即得沉淀锂。上述专利技术存在一个典型的问题：上述专利技术在加碱液除杂质铝时，选用的碱液为氢氧化钠溶液；若加入浓度较高的氢氧化钠溶液时，会造成溶液瞬间局部OH
‑
浓度过大，使铁、铝同时沉淀，造成资源浪费；若使用浓度较低的氢氧化钠溶液时，不仅废水处理量会增加，而且产率也会降低，生产成本会大幅提高。
[0005]环糊精(CD)是一种绿色、可生物降解且经济高效的环状低聚糖化合物，按葡萄糖单位的数量可分为α
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CD，β
‑
CD，γ
‑
CD。其中，β
‑
CD是应用最广泛的一种，它具有亲水性边缘和疏水性适中的分子腔，可以为无机离子提供疏水结合位点。将β
‑
环糊精与氢氧化钠复合，制备β
‑
环糊精/NaOH包合物；在废旧磷酸铁锂电池回收过程中，利用β
‑
环糊精/NaOH包合物调节溶液的PH值，可以稳定控制溶液的pH值，更加精确的从溶液中分离脱除杂质铝，这样可
以有效提高产品纯度，提高有价金属的回收率。
[0006]鉴于以上现状，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在解决上述技术问题，提供一种废旧磷酸铁锂电池回收再利用的方法，该方法工艺流程简单、生产过程安全可靠、稳定性高，并能有效提高产品纯度，提高有价金属的回收率。
[0008]本专利技术的技术方案如下：一种废旧磷酸铁锂电池回收再利用的方法，该方法包括以下步骤：
[0009](1)将氢氧化钠颗粒加入到去离子水中，制备氢氧化钠溶液；
[0010](2)将β
‑
环糊精加入到去离子水中，加热至90℃，制备β
‑
环糊精饱和溶液；
[0011](3)将步骤(2)制备的β
‑
环糊精饱和溶液加入反应釜，同时将步骤(1)制备的氢氧化钠溶液加入其中，加热至60℃保温，持续搅拌4h，然后降至室温，得到β
‑
环糊精/NaOH包合物溶液A；
[0012](4)将步骤(3)制备的β
‑
环糊精/NaOH包合物溶液A进行喷雾干燥，过100目筛网，得到β
‑
环糊精/NaOH包合物备用；
[0013](5)将废旧磷酸铁锂电池依次经放电、拆解、粉碎、筛分得到废旧磷酸铁锂回收粉；
[0014](6)取步骤(5)制备的废旧磷酸铁锂回收粉，向其中加入酸液和还原剂，不断搅拌，进行酸浸处理，过滤得到富离子滤液B；
[0015](7)向步骤(6)得到的富离子滤液B中加入步骤(4)制备的β
‑
环糊精/NaOH包合物，持续搅拌，调节滤液的pH值至1.5
‑
5.5之间，沉淀Cu
2+
和Al
3+
杂质后过滤得到滤液C；
[0016](8)向步骤(7)所得滤液C中加入磷酸根离子补充剂，同时加入氧化剂并调节溶液的pH值至1
‑
3之间，沉淀得到FePO4，再向滤液加入锂离子沉淀剂，得到Li2CO3。
[0017]优选的，步骤(1)中，所述氢氧化钠溶液的浓度为1.0
‑
3.5mol/L。
[0018]优选的，步骤(6)中，所述酸液为盐酸、硫酸、硝酸和柠檬酸的一种或几种组合。
[0019]优选的，步骤(6)中，所述还原剂为：铁粉。
[0020]优选的，步骤(7)全程在保护性气氛环境下完成，且步骤(7)选用的所述保护性气体为N2、Ar和He中的一种，所述保护性气体的纯度在99.96％以上。
[0021]优选的，步骤(8)中，步骤(8)中，所述磷酸根离子补充剂为磷酸钠、磷酸中的一种；所述氧化剂为氧气、过氧化氢、过氧乙酸和重铬酸钠中的一种；所述锂离子沉淀剂为碳酸钠、碳酸氢钠、CO2中的一种。
[0022]由于采用上述技术方案，本专利技术的有益效果为：
[0023]本专利技术废旧磷酸铁锂电池回收得到的磷酸铁、碳酸锂产品纯度高，且有价金属的回收率也高。具体的本专利技术针对现有废旧磷酸铁锂电池回收工艺进行突破性改进，在利用碱液调节溶液pH值去除杂质铝时，选用自制的β
‑
环糊精/NaOH包合物，利用β
‑
环糊精/NaOH包合物可以缓慢、稳定释放氢氧根离子的特点，可以有效保证溶液中pH的一致性，有效避免溶液中出现瞬间局部氢氧根离子浓度过大，杂质铝与待回收金属铁共沉淀的情况出现，可以高效的去除杂质铝，提高磷酸铁的回收率，同时提高了产品纯度；并且在本专利技术中，杂质铜也能被高效去除，具体的本专利技术加入的过量的还原剂铁不仅可以将溶液中的铁离子还原...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧磷酸铁锂电池回收再利用的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)将氢氧化钠颗粒加入到去离子水中，制备氢氧化钠溶液；(2)将β
‑
环糊精加入到去离子水中，加热至90℃，制备β
‑
环糊精饱和溶液；(3)将步骤(2)制备的β
‑
环糊精饱和溶液加入反应釜，同时将步骤(1)制备的氢氧化钠溶液加入其中，加热至60℃保温，持续搅拌4h，然后降至室温，得到β
‑
环糊精/NaOH包合物溶液A；(4)将步骤(3)制备的β
‑
环糊精/NaOH包合物溶液A进行喷雾干燥，过100目筛网，得到β
‑
环糊精/NaOH包合物备用；(5)将废旧磷酸铁锂电池依次经放电、拆解、粉碎、筛分得到废旧磷酸铁锂回收粉；(6)取步骤(5)制备的废旧磷酸铁锂回收粉，向其中加入酸液和还原剂，不断搅拌，进行酸浸处理，过滤得到富离子滤液B；(7)向步骤(6)得到的富离子滤液B中加入步骤(4)制备的β
‑
环糊精/NaOH包合物，持续搅拌，调节滤液的pH值至1.5
‑
5.5之间，沉淀Cu
2+
和Al

【专利技术属性】
技术研发人员：许浪，张紫岩，
申请(专利权)人：湖南天泰天润新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：