磷酸铁锂电池的正极材料中铁、锂金属的回收方法与流程

1.本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体涉及磷酸铁锂电池的正极材料中铁、锂金属的回收方法。


背景技术：

2.在磷酸铁锂锂离子电池规模化生产及回收工艺中，现有的高价值元素的工艺，主要包括湿法浸出工艺和固相法高温煅烧再生磷酸铁锂工艺。湿法浸出工艺其主要流程是将废旧电池经陪烧、破碎得到混料，然后采用碱法除铝，获得铁、锂混合渣，再同时浸出铁、锂元素，之后选择性沉淀得到锂产品。
3.以上提及的湿法浸出工艺中，往往需要用到双氧水、硫酸等强氧化强酸性的物质，工艺危险性高，容易造成双氧水和硫酸的挥发，导致环境污染，并对反应设备的耐腐蚀性要求高，设备成本高。并且均未优先浸出锂元素，导致浸出酸或碱浸液耗量极大，回收工艺流程复杂，回收获得的碳酸锂产品往往因品位低，不能直接用做电池材料回收利用。


技术实现要素：

4.为克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供磷酸铁锂电池的正极材料中铁、锂金属的回收方法。
5.本发明通过以下技术方案实现：
6.一种磷酸铁锂电池的正极材料中铁、锂金属的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.(1)焙烧：将磷酸铁锂电池的正极材料充分焙烧，使电池正极材料中的铁、锂元素通过焙烧氧化生成fe2o3、fepo4和li3po4；焙烧温度为400-600℃；焙烧时间为2-3h；
8.(2)酸浸：将经步骤(1)充分焙烧氧化后的焙烧料，置于稀硫酸、稀磷酸溶液中浸泡，稀硫酸、稀磷酸溶液ph值范围为2.0-6.5之间,溶解焙烧料中的li3po4，过滤，焙烧料中li3po4与fe2o3、fepo4分离；
9.(3)碱析出：取经步骤(3)处理后的滤液，并调节所述滤液呈碱性，使滤液中的li3po4直接析出为沉淀，从而实现对固态li3po4回收。
10.具体的，所述步骤(3)中通过加入可溶性碱性物质对滤液进行ph值调节，可溶性碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
11.具体的，所述步骤(3)中滤液ph值调节控制在7.5-9.0范围内。
12.具体的，所述步骤(1)中采用磁选方式筛选后的磷酸铁锂电池的正极材料。
13.与现有技术相比，本发明取得的有益效果在于：
14.本发明的制备方法实现对电池正极材料的磷酸铁锂材料的除杂选取后，经焙烧氧化，酸浸溶解，在对焙烧料进行酸浸溶解和调碱析出处理步骤中，只需控制滤液呈弱酸或弱碱性即可，调碱析出方式实现对磷酸锂的高品位优选回收，大大简化了工艺流程步骤，节约了酸、碱液使用量，起到高效环保作用。
具体实施方式
15.下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行；所述试剂和材料，均采用分析纯试剂，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
16.实施例1
17.(1)焙烧：将废旧磷酸铁锂电池地正极材料进行拆解、破磨、磁选处理后，称取100份正极材料，置于400℃的焙烧炉中通空气焙烧，保温2h后，停止加热降温取出焙烧料；
18.(2)酸浸：向焙烧料加纯水300份，将稀释混合后的焙烧料泵入搅拌反应釜中，升温，再向搅拌反应釜中加入稀磷酸，调节混合液ph值为3.0-4.0，溶解2h后过滤洗涤。
19.(3)碱析出：滤饼洗涤烘干即为fe2o3、fepo4的纯净混合物，烘干后即可作为合成磷酸铁锂或无毒防锈漆原料回收循环利用；再向滤液中加入氢氧化钠，调节滤液ph值为7.5-8.5，静置半小时，即可得到从滤液中析出的li3po4沉淀。
20.经检测回收得到的fe2o3、fepo4混合物纯度达到98％,li3po4纯度达到99.3％，铁的回收率达到99％，锂的回收率达98％。
21.实施例2
22.(1)焙烧：将废旧磷酸铁锂电池地正极材料进行拆解、破磨、磁选处理后，称取100份正极材料，置于600℃的焙烧炉中通空气焙烧，保温3h后，停止加热降温取出焙烧料；
23.(2)酸浸：向焙烧料加纯水400份，将稀释混合后的焙烧料泵入搅拌反应釜中，升温，再向搅拌反应釜中加入稀硫酸，调节混合液ph值为3.0-4.0，溶解3h后过滤洗涤。
24.(3)碱析出：滤饼洗涤烘干即为fe2o3、fepo4的纯净混合物，烘干后即可作为合成磷酸铁锂或无毒防锈漆原料回收循环利用；再向滤液中加入氢氧化钾，调节滤液ph值为7.5-9，静置半小时，即可得到从滤液中析出的li3po4沉淀。
25.经检测回收得到的fe2o3、fepo4混合物纯度达到98％,li3po4纯度达到99.3％，铁的回收率达到99％，锂的回收率达98％。
26.当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。


技术特征：
1.一种磷酸铁锂电池的正极材料中铁、锂金属的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)焙烧：将磷酸铁锂电池的正极材料充分焙烧，使电池正极材料中的铁、锂元素通过焙烧氧化生成fe2o3、fepo4和li3po4；焙烧温度为400-600℃；焙烧时间为2-3h；(2)酸浸：将经步骤(1)充分焙烧氧化后的焙烧料，置于稀硫酸、稀磷酸溶液中浸泡，稀硫酸、稀磷酸溶液ph值范围为2.0-6.5之间,溶解焙烧料中的li3po4，过滤，焙烧料中li3po4与fe2o3、fepo4分离；(3)碱析出：取经步骤(3)处理后的滤液，并调节所述滤液呈碱性，使滤液中的li3po4直接析出为沉淀，从而实现对固态li3po4回收。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池的正极材料中铁、锂金属的回收方法，其特征在于，所述步骤(3)中通过加入可溶性碱性物质对滤液进行ph值调节，可溶性碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂电池的正极材料中铁、锂金属的回收方法，其特征在于，所述步骤(3)中滤液ph值调节控制在7.5-9.0范围内。4.根据权利要求3所述的磷酸铁锂电池的正极材料中铁、锂金属的回收方法，其特征在于，所述步骤(1)中采用磁选方式筛选后的磷酸铁锂电池的正极材料。

技术总结
本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体涉及磷酸铁锂电池的正极材料中铁、锂金属的回收方法。本发明包括如下步骤：(1)焙烧：将磷酸铁锂电池的正极材料充分焙烧，焙烧温度为400-600℃；焙烧时间为2-3h；(2)酸浸：将经步骤(1)充分焙烧氧化后的焙烧料，置于稀硫酸、稀磷酸溶液中浸泡，稀硫酸、稀磷酸溶液pH值范围为2.0-6.5之间,溶解焙烧料中的Li3PO4，过滤，焙烧料中Li3PO4与Fe2O3、FePO4分离；(3)碱析出：取经步骤(3)处理后的滤液，并调节所述滤液呈碱性，使滤液中的Li3PO4直接析出为沉淀，从而实现对固态Li3PO4回收。本发明在对焙烧料进行酸浸溶解和调碱析出处理步骤中，只需控制滤液呈弱酸或弱碱性即可，调碱析出方式实现对磷酸锂的高品位优选回收。的高品位优选回收。


技术研发人员：孙琦 张姝 尹元 王赛赛 王胜振
受保护的技术使用者：青岛乾运高科新材料股份有限公司
技术研发日：2020.12.08
技术公布日：2022/6/10