【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磷酸铁制备，尤其涉及一种磷酸铁锂粉制备电池级磷酸铁的方法及得到的电池级磷酸铁。
技术介绍
1、随着电动交通工具快速发展，锂电池使用量逐年增加，而锂离子动力电池使用寿命为4～5年，当电池容量衰减至80％时便面临退役。退役动力电池若得不到安全处理，将产生巨大危害，同时造成严重的资源浪费。动力电池主要有三元电池和磷酸铁锂电池，其中磷酸铁锂电池是新能源汽车产业发展初期的主流动力电池，具有安全性能好、循环寿命长、成本低等突出优点，是电动商用车和储能领域的首选电源，市场需求一直呈稳定增长趋势。退役磷酸铁锂电池中无钴、镍等高价值金属，锂含量也不高，总体价值较低，回收利用经济性明显不如三元电池，企业回收动力不足，目前仍无经济、有效的处理处置和回收技术，其突破方向在于实现退役磷酸铁锂电池有价组分的高效回收与高值利用。正极材料约占电池成本的40％，因此正极材料中有价组分的回收利用是关键，目前回收方法主要有高温固相法和湿法冶金法。
2、高温固相法是针对废旧正极材料锂的缺失、局部结构缺陷等问题，通过向废旧磷酸铁锂正极粉中加入锂盐等，调整化学组成，经过球磨和煅烧等操作，实现组成及结构的修复。但因废旧正极粉中含有铝、石墨等杂质，修复材料的电化学性能较差，无法满足新能源汽车动力电池的要求，只能降级使用。湿法冶金法主要是回收磷酸铁锂废料中的锂，用酸溶液将废旧磷酸铁锂正极粉中的锂浸出至液相，然后通过除杂、沉淀、蒸发等方法得到碳酸锂、磷酸锂或氯化锂产品。常用的酸有硫酸、磷酸和盐酸等，目前工业化提锂的方法主要有盐酸浸出、硫酸浸出两大技术路线
3、进一步提高退役磷酸铁锂电池回收经济性的关键是将废旧磷酸铁锂正极粉中的铁磷组分制备成电池级磷酸铁产品。而退役磷酸铁锂电池常采用机械破碎分选的方法进行预处理，由于正极材料黏附在集流体铝箔上，废旧磷酸铁锂正极材料除含有li、fe、p以及黏结剂、导电剂等物质外，还常夹带有来自铝箔破碎后的铝粉。因铝、铁性质相近，较难脱除，因此铝是制备电池级磷酸铁最难脱除的杂质，而现有研究多以不含铝的废旧磷酸铁锂正极粉为原料，未考虑正极粉中杂质铝的浸出规律及其脱除方法。在磷酸浸出废旧磷酸铁锂正极材料过程中，铝粉会以磷酸铝的形式进入电池级磷酸铁的产品中，对其品质造成影响，因此极有必要进一步研究铝的深度脱除方法。中国专利申请号cn109179358a公开了一种从废旧磷酸铁锂电池中制备电池级磷酸铁的方法。主要方法包括电池拆解、分离、碱浸、酸浸、氧化、沉淀、煅烧等工序得到电池级磷酸铁，但是该工艺存在酸用量大，碱循环次数及循环量少，成本高等缺点。中国专利申请号cn109626350a公开了一种废旧磷酸铁锂电池正极片制备电池级磷酸铁的方法，通过对正极片进行低温焙烧，然后分离铝片和正极黑粉，再经过磷酸氧化酸浸得到磷酸铁锂溶液，补充三价铁源后得到磷酸铁浆料，然后经过过滤、洗涤、干燥、脱水得到电池级磷酸铁，但是该工艺存在酸用量大，磷酸价格较高，成本高等缺点。
4、因此，研究得到一种低成本、降低酸用量、高效去除铝的磷酸铁锂粉制备电池级磷酸铁的方法，具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种磷酸铁锂粉制备电池级磷酸铁的方法及其得到的电池级磷酸铁。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种磷酸铁锂粉制备电池级磷酸铁的方法，包含如下步骤：
4、1)将磷酸铁锂粉和碱液混合后进行反应，得到碱洗废水和碱洗铁锂粉；
5、2)将碱洗铁锂粉、酸溶液和氧化剂混合，得到混合液，混合液进行反应，得到铁磷渣和酸浸液；
6、3)将铁磷渣和酸溶液进行反应，得到碳渣和铁磷液；将铁磷液、调配剂和水混合，得到调配的铁磷液；
7、4)将调配的铁磷液和碱液反应后进行抽滤，得到合成滤饼和合成母液，对合成滤饼洗涤后抽滤，得到洗涤滤饼和洗水；
8、5)将洗涤滤饼和酸溶液进行陈化后抽滤，得到陈化滤饼和陈化洗水；对陈化滤饼洗涤后抽滤，得到陈化洗涤滤饼和洗水；
9、6)将陈化洗涤滤饼顺次进行干燥、烧结、粉碎，得到电池级磷酸铁；
10、步骤6)所述烧结的温度为620～680℃，烧结的时间为1.5～3h。
11、作为优选，步骤1)中，磷酸铁锂粉和碱液的质量体积比为1g：1～10ml；反应的过程中，搅拌速率为100～500r/min，反应的时间为1～2h。
12、作为优选，步骤2)所述混合液的ph值为1.4～3.0，混合液中无亚铁离子检出；所述反应的时间≥0.5h。
13、作为优选，步骤2)所述碱洗铁锂粉和酸溶液的质量体积比为100g：300～360ml；氧化剂优选为双氧水、过硫酸钠和过氧化钠中的一种或几种，双氧水的质量浓度为45～55％。
14、作为优选，步骤3)所述酸溶液的质量浓度为10～70％，酸溶液为硫酸、磷酸、硝酸和盐酸中的一种或几种；铁磷渣和酸溶液的质量体积比为100g：150～200ml；所述反应的时间为0.5～4.0h；调配剂为磷酸、硫酸铁或硫酸亚铁；调配的铁磷液中铁和磷的摩尔比为0.9～1.1：1。
15、作为优选，步骤4)所述反应的温度为30～85℃，反应的时间≥10min；反应的过程中，搅拌速率为200～450r/min，ph值为1.4～2.1；调配的铁磷液和碱液的体积质量比为1000ml：265～310g，碱液为氨水、氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液中的一种或几种，碱液的质量浓度为10～15％。
16、作为优选，步骤5)所述陈化的温度为75～90℃，陈化的时间为3～5h；所述酸溶液的质量浓度为2～25％，洗涤滤饼和酸溶液的固液比为1：1.5～2.5。
17、作为优选，步骤6)所述干燥的温度为80～120℃，干燥的时间≥10h。
18、本专利技术还提供了所述的方法制备得到的电池级磷酸铁，所述电池级磷酸铁的粒径dmax≤60μm。
19、本专利技术的有益效果包括：
20、1)本专利技术的方法在碱浸阶段将磷酸铁锂粉中80％以上的铝去除掉，然后经过氧化酸浸提取出锂，得到铝、锂含量较低的铁磷渣；铁磷渣经过酸溶将铁、磷溶于强酸中得到铁磷液，铁磷液经过调配铁磷比、合成、陈化、洗涤、干燥、烧结、粉碎等步骤得到电池级磷酸铁。
21、2)本专利技术的方法具有环保高效、产品质量好、成本低、回收率高、自动化程度高等优势，具有较强的社会价值和可观的经济效益，适合工业化生产。
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1.一种磷酸铁锂粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，包含如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，磷酸铁锂粉和碱液的质量体积比为1g：1～10mL；反应的过程中，搅拌速率为100～500r/min，反应的时间为1～2h。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2)所述混合液的pH值为1.4～3.0，混合液中无亚铁离子检出；所述反应的时间≥0.5h。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)所述碱洗铁锂粉和酸溶液的质量体积比为100g：300～360mL；氧化剂优选为双氧水、过硫酸钠和过氧化钠中的一种或几种，双氧水的质量浓度为45～55％。
5.根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，步骤3)所述酸溶液的质量浓度为10～70％，酸溶液为硫酸、磷酸、硝酸和盐酸中的一种或几种；铁磷渣和酸溶液的质量体积比为100g：150～200mL；所述反应的时间为0.5～4.0h；调配剂为磷酸、硫酸铁或硫酸亚铁；调配的铁磷液中铁和磷的摩尔比为0.9～1.1：1。
6.根据权利要求5所述的
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，步骤5)所述陈化的温度为75～90℃，陈化的时间为3～5h；所述酸溶液的质量浓度为2～25％，洗涤滤饼和酸溶液的固液比为1：1.5～2.5。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤6)所述干燥的温度为80～120℃，干燥的时间≥10h。
9.权利要求1～8任一项所述的方法制备得到的电池级磷酸铁，其特征在于，所述电池级磷酸铁的粒径Dmax≤60μm。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，包含如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，磷酸铁锂粉和碱液的质量体积比为1g：1～10ml；反应的过程中，搅拌速率为100～500r/min，反应的时间为1～2h。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2)所述混合液的ph值为1.4～3.0，混合液中无亚铁离子检出；所述反应的时间≥0.5h。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)所述碱洗铁锂粉和酸溶液的质量体积比为100g：300～360ml；氧化剂优选为双氧水、过硫酸钠和过氧化钠中的一种或几种，双氧水的质量浓度为45～55％。
5.根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，步骤3)所述酸溶液的质量浓度为10～70％，酸溶液为硫酸、磷酸、硝酸和盐酸中的一种或几种；铁磷渣和酸溶液的质量体积比为100g：150～200ml；所述反应的时间为0.5～4....
【专利技术属性】
技术研发人员：李良彬，廖奇，何兵，章小明，李玲玲，彭亮，何绍兴，罗琪，张钰，周水艳，李文英，曹端宁，何恒碧，李振文，
申请(专利权)人：江西赣锋循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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