【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废旧电池回收，具体涉及一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法。
技术介绍
1、随着油气资源的短缺，从燃油车向新能源汽车的转变是全球汽车产业发展的重要趋势。新能源汽车中的最主要的为纯电动汽车，即完全由电机驱动的汽车，不会产生汽车尾气排放，新能源汽车采用的动力电池一般包括三元锂电池、磷酸铁锂电车和镍氢电池等。
2、虽然磷酸铁锂电池的能量密度较低，但是其安全性好，使用寿命长，所以仍然被中高端汽车大量应用。如果磷酸铁锂电池组使用寿命达到极限，无法进行梯次利用，就必须报废回收，因此，面临磷酸铁锂电池大规模退役的局面，对其进行回收利用不仅可以缓解电池废弃物带来的环境压力，也会带来一定的社会经济效益，有利于整个行业的绿色可持续发展。
3、废旧磷酸铁锂电池的回收一般需要放电、拆解，然后对正极片进行酸/碱/有机溶剂处理回收正极粉末，负极片则经过高温处理回收导电剂。现有废旧磷酸铁锂电池回收方法一般需要将铁、磷进行沉淀，过程中会夹带部分锂，导致锂的回收率下降和磷酸铁的纯度下降。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，解决现有技术中磷酸铁的回收率和纯度不高的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，包括如下步骤：
4、步骤一：将废旧磷酸铁锂预处理获得正极粉末；
5、步骤二：将正极粉末、质量分数为20-30％过氧化氢溶液、
6、步骤三：将活化浆料转移至酸解池中并用水调节固含量至20-30％，向酸解池中加入摩尔浓度为0.05-0.1mo l/l的硫酸调节至活化浆料的ph值为3-4，在50-60℃的温度和200-500r/min的速度下搅拌0.5-1.5h，选择性浸出的同时，含磷离子液体中的锂离子与硫酸根离子结合成硫酸锂，使锂离子转移到酸溶液中，过滤，得到含锂滤液和磷铁滤渣；
7、步骤四：将磷铁滤渣干燥后和摩尔浓度为5-6mo l/l的硝酸按照1：8-10的质量比混合，在80-90℃和200-500r/min的条件下搅拌5-6h，过滤除去固体废渣，收集含铁滤液和产生的尾气，回收尾气制备硝酸；
8、步骤五：将含铁滤液除杂后调节磷铁摩尔比为1.03-1.05：1，然后用质量分数为25-28％的氨水调节ph值至1.5-2.5，在80-90℃和200-500r/min的条件下搅拌3-4h，静置过滤，得到水合磷酸铁沉淀和含酸废液，将水合磷酸铁沉淀用50-60℃的水洗涤至最后一次洗涤液的ph值＞3.3，干燥后在600-650℃的条件下煅烧60-90min，得到电池级磷酸铁；
9、步骤六：将含锂滤液蒸发浓缩至原体积的30±5％得到浓缩液，搅拌的条件下向浓缩液中加入质量分数为5-10％的氢氧化钠溶液，调节ph值至12-13，静置10-30min后过滤，除去沉淀后向剩余液体中加入按理论量过量2-3倍的碳酸盐，搅拌混合后过滤收集碳酸锂沉淀和含盐废液；
10、步骤七：将含盐废液和含酸废液混合，得到混合废液并进行废液处理，收集废液处理过程中回收尾气制备氨水。
11、进一步地，步骤一中预处理的具体方法为：将废旧磷酸铁锂电池放电、拆解、破碎后收集正极材料，将正极材料粉碎、干燥后转移至马弗炉中，在450-500℃的条件下焙烧1-2h，使正极材料中的粘合剂分解，振动筛分，脱除并收集铝箔表面的正极粉末。
12、进一步地，步骤二中正极粉末、过氧化氢、离子液体和水的用量比为20g：20-30ml：0.6-1g：20-30ml。
13、进一步地，步骤二中含磷离子液体为三丁基磷酸盐或三辛基磷酸盐；离子液体对锂离子有较高的选择性，在该浓度下对铁没有浸出效果，活化浆料滤液中未检出铁离子。
14、进一步地，步骤五中调节磷铁摩尔比采用的药剂包括但不限于磷酸。
15、进一步地，步骤六中碳酸盐包括但不限于碳酸钠。
16、进一步地，含铁滤液除杂的方法为：向含铁滤液中加入二价铜理论量1-1.15倍的铁粉，过滤后向滤液中添加氧化剂控制体系fe3+含量为氯离子含量的2-2.5倍，并调节体系的ph值为1.0±0.15，20-40℃反应沉淀后，过滤沉渣完成含铁滤液的除杂。
17、进一步地，氧化剂包括但不限于双氧水。
18、进一步地，废液处理的具体方法为：在搅拌条件下向混合废液中加入按理论量过量1.5-2倍的质量分数为5-8％的氢氧化钡溶液，静置10-30min后过滤，除去沉淀后向剩余液体中加入按理论量过量1.5倍的摩尔浓度为0.05-0.1mo l/l的硫酸，过滤除去硫酸钡沉淀后得到硝酸溶液。
19、本专利技术的有益效果：
20、本专利技术废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，将正极粉末通过含磷离子液体球磨活化，正极粉末中的锂离子与含磷离子液体中的阳离子发生交换，实现锂离子的选择性萃取，有助于增加锂的浸出率；活化浆料加入稀硫酸后，通过反应参数的调节，进一步将锂选择性浸出且不会将铁浸出，减少磷铁滤渣对锂的夹杂，同时，在酸浸过程中，含磷离子液体中的锂离子与硫酸根离子结合成硫酸锂，使锂离子转移到酸溶液中，有助于后续沉锂回收碳酸锂；此外，该方法还通过硝酸溶解磷铁滤渣，除杂后通过调节磷铁比和通过氨水调节ph抑制氢氧化铁的生成，共沉淀重新生成水合磷酸铁，经过高温脱水后，可以获得纯度更高的电池级磷酸铁，有利于磷酸铁锂电池回收利用。
21、与传统方法相比，本专利技术方法无需接近1000℃的高温来完全去除正极材料中的粘结剂，因此不会产生携带金属元素的尾气，有助于降低尾气处理的难度，多余的杂质在硝酸溶剂过程中能够被过滤除去；此外，溶解磷铁滤渣产生的氮氧化物尾气可以回收制备硝酸并重新用于磷铁滤渣的溶解，废液处理过程中产生的氨气可以重新制备氨水用于水合磷酸铁的共沉降，实现了资源的循环利用。
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1.一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤一中所述球磨的条件为在50-60℃和200-500r/min球磨1-2h。
3.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤一中所述预处理的具体方法为：将废旧磷酸铁锂电池放电、拆解、破碎后收集正极材料，将正极材料粉碎、干燥后转移至马弗炉中，450-500℃焙烧1-2h，振动筛分，收集正极粉末。
4.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤一中所述正极粉末、过氧化氢、离子液体和水的用量比为20g：20-30mL：0.6-1g：20-30mL。
5.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤一中所述含磷离子液体为三丁基磷酸盐或三辛基磷酸盐。
6.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤六中所述废液处理的方法为：在搅拌条件下向混合废液中加入按
7.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤三中干燥的磷铁滤渣和硝酸的质量比为1：8-10。
8.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤四调节磷铁比后的磷铁摩尔比为1.03-1.05：1。
9.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤四中水合磷酸铁沉淀洗涤的控制条件为：用50-60℃的水洗涤至最后一次洗涤液的pH值＞3.3。
...【技术特征摘要】
1.一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤一中所述球磨的条件为在50-60℃和200-500r/min球磨1-2h。
3.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤一中所述预处理的具体方法为：将废旧磷酸铁锂电池放电、拆解、破碎后收集正极材料，将正极材料粉碎、干燥后转移至马弗炉中，450-500℃焙烧1-2h，振动筛分，收集正极粉末。
4.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤一中所述正极粉末、过氧化氢、离子液体和水的用量比为20g：20-30ml：0.6-1g：20-30ml。
5.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂再生电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤一中所述含磷离子液体为三丁基磷酸盐或三辛基磷...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭群英，聂蓉，颜新斌，
申请(专利权)人：湖南金凯循环科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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