一种从高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料高效浸取锂的方法

1.本发明涉及锂电池材料回收方法领域，具体是一种从高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料高效浸取锂的方法。


背景技术：

2.磷酸铁锂电池，是一种使用磷酸铁锂（lifepo4）作为正极材料，碳作为负极材料的锂离子电池。磷酸铁锂电池具有能量密度大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、造价低廉、无毒和高容量及优异的循环性能等优势，被广泛地运用于电动汽车和储能行业中。
3.中国汽车技术研究中心数据显示，2020年我国动力电池累计退役量约20万吨，2025年累计退役量预计约78万吨。如果以目前电动汽车50kwh至70kwh的动力电池装机量计算，那么假设退役60万辆电动汽车，对应退役动力电池就达到30gwh。而未来伴随着每年数百万辆新电动汽车的增长，动力电池退役压力可想而知。总而言之，我国大量生产锂电池，并且对锂电池的消耗量也比较大，尽管人们对锂电池的回收较为关注，但是对于锂电池进行回收利用以及资源再生方面并没有给予足够的重视。如今，对于锂电池的处理方式通常是与其他普通垃圾以期处理。同时，人们对锂电池的回收方式并不了解，使得回收过后的锂电池无法得到有效的应用。
4.申请号为201310630608.8的专利公布一种以废旧锂离子电池为原料制备镍钴锰酸锂正极材料的方法，主要流程是正极浆料溶于摩尔浓度0.75-1.25mol/l的柠檬酸溶液，再加还原剂过氧化氢溶液，溶解过滤，后续通过一系列步骤制得镍钴锰酸锂正极材料，申请号为201710251713.9的专利公布了一种从锂离子电池正极废料中回收正极材料前驱体和碳酸锂的方法，用含有还原剂的可挥发性浸取剂在加热条件下对锂离子电池正极废料进行浸出，分离得到浸取液和浸取渣，其中优选浸出剂酸浓度为2-4mol/l，然后再通过一系列步骤得到高纯碳酸锂固体。
5.现有的技术主要依靠酸碱浸出回收废旧锂离子电池中的有价元素，但是对锂离子浸出率高的同时，其他的金属离子的浸出率同样较高，并未对锂离子有选择性的浸出，这会使得浸出剂的使用量过大造成浪费。同时现有技术一般都是在加热条件下浸出有价元素，这会使得浸出能耗增加，增大浸出成本。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种从高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料高效浸取锂的方法，以解决现有技术存在锂电池中锂和其他金属难以选择性回收的问题。
7.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种从高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料高效浸取锂的方法，包括以下步骤：（1）、以高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料为原料，取用有机酸为浸取剂，向原料加入所述浸取剂，并加入氧化剂，其中作为浸取剂的有机酸的ph范围为1.5-4，原料和浸取剂的固液比是1:10~1:50；
（2）、将步骤（1）的体系常温下搅拌进行反应，得到反应液；（3）、将步骤（2）得到的反应液进行过滤，得到的滤液为含锂、磷、铁、铝元素的溶液。
8.进一步的，步骤（1）中，作为浸取剂的有机酸是柠檬酸、苹果酸、酒石酸的一种或任意比例的几种。
9.进一步的，步骤（1）中的氧化剂采用双氧水。
10.进一步的，双氧水的质量分数为5~30%，双氧水与作为浸取剂的有机酸的体积比为1:20~1:100。
11.进一步的，步骤（2）中，将步骤（1）的体系常温条件下，并以100~500rpm的搅拌速度搅拌反应15min~150min。
12.进一步的，步骤（3）中得到的滤液中锂的浸出率在90%以上。
13.本发明针对废旧磷酸铁锂电池提出一种从高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料高效浸取锂的方法。高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料粉末经过有机酸浸（ph范围为1.5-4），得到滤液和滤渣，其90%以上的锂被浸出在滤液中，其他有价金属浸取率较低，实现锂的高效选择性浸取。
14.现有技术大多数是无机酸浸出，会对环境造成污染，对设备容易造成腐蚀，且对铝的浸出较高。与现有技术相比，本发明使用的有机酸，对环境污染小，对设备的腐蚀性小，同时还提高了锂离子的浸出率，相对比无机酸的浸出有机酸浸出可降低铝的浸出率。
15.与现有技术相比，本发明的优点为本发明使用的有机酸的ph范围为1.5-4，配制ph范围为1.5-4消耗的有机酸酸质量要小于配制浓度为0.5mol/l的有机酸，这可大幅度减少有机酸的消耗量，进而降低浸出成本。
16.与现有技术相比，本发明是在常温条件下浸出，可大幅度降低能量的消耗。
17.与现有技术相比，本发明的优点为工艺简单，成本低，更易于进行工业化生产。
附图说明
18.图1是本发明实施例中的一种从高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料高效浸取锂的流程示意图。
具体实施方式
19.参阅图1，下面根据实施例对本发明进行进一步的解释说明。
20.实施例1一种从高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料高效浸取锂的方法，包括以下步骤：（1）称取10g的高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料粉末于250ml三口烧瓶中，加入100ml、ph=1.5的柠檬酸，并逐滴加入4ml质量分数为30%的双氧水；（2）将上述步骤1的三口烧瓶置于室温下，并且在300rpm搅拌速度为下反应60min；（3）等反应结束后，将反应液进行过滤、洗涤，其滤液为含锂、磷、铁、铝元素的溶液。
21.测其滤液中li

的浸出率为90.03%，fe
2
/fe
3
的浸出率为2.3%,al
3
的浸出率为28.9%。
22.实施例2一种从高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料高效浸取锂的方法，包括以下步骤：（1）称取10g的高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料粉末于250ml三口烧瓶中，加入100ml、ph=2的柠檬酸，并逐滴加入4ml质量分数为30%的双氧水；（2）将上述步骤1的三口烧瓶置于室温下，并且在300rpm搅拌速度为下反应60min；（3）等反应结束后，将反应液进行过滤、洗涤，其滤液为含锂、磷、铁、铝元素的溶液。
23.测其滤液中li

的浸出率为92.3%，fe
2
/fe
3
的浸出率为8.4%,al
3
的浸出率为35.3%。
24.实施例3一种从高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料高效浸取锂的方法，包括以下步骤：（1）称取10g的高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料粉末于250ml三口烧瓶中，加入100ml、ph=2的柠檬酸，并逐滴加入10ml质量分数为30%的双氧水；（2）将上述步骤1的三口烧瓶置于室温下，并且在300rpm搅拌速度为下反应90min；（3）等反应结束后，将反应液进行过滤、洗涤，其滤液为含锂、磷、铁、铝元素的溶液。
25.测其滤液中其中li

的浸出率为91.5%，fe
2
/fe
3
的浸出率为12.3%，al
3
的浸出率为41.6%。
26.实施例4一种从高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料高效浸取锂的方法，包括以下步骤：（1）称取5g的高铝废旧磷酸铁锂电池正极材料粉末于250ml三口烧瓶中，加入100ml、ph=3的柠檬酸，并逐滴加入6ml质量分数为30%的双氧水；（2）将上述步骤1的三口烧瓶置于室温下，并且在300rpm搅拌速度为下反应90min；（3）等反应结束后，将反应液进行过滤、洗涤，其滤液为含锂、磷、铁、铝元素的溶液。
27.测其滤液中其中li

的浸出率为93.6%，fe
2
/fe
3
的浸出率为13.5%,al
3
的浸出率为39.9%。
28.本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书。