[发明专利]一种磷酸铁锂正极材料的综合回收方法

说明书

本发明提供了一种磷酸铁锂正极材料的的综合回收方法，包括：(1)将磷酸铁锂正极材料制成浆料后与酸混合进行浸出反应，之后液固分离，得到浸出液和残渣；(2)调节浸出液的pH值为1.5～3，固液分离得到磷酸铁和除铁酸性液；(3)调节除铁酸性液的pH值为5～8，固液分离得到铝和铁的沉淀物以及含锂净化液；(4)净化液经后处理，得到锂产品及沉淀母液。该方法锂、铁和磷的回收率均大于95wt％，得到的碳酸锂产品纯度大于98.5wt％，杂质含量满足GB/T11075‑2013的要求；磷酸铁产品满足电池级磷酸铁的质量要求(HG/T 4701‑2014)；废渣排放量减少85wt％；流程简单，过程清洁。

技术领域

本发明属于资源回收技术领域，涉及一种正极材料的综合回收方法，尤其涉及一种磷酸铁锂正极材料中锂、铁和磷的回收方法。

背景技术

磷酸铁锂材料(简称LFP)因其原料来源丰富、价廉、无毒、理论容量高、热稳定性好以及循环性能好等优点备受关注，是动力电池的发展方向。随着磷酸铁锂动力电池使用量的增加，废旧磷酸铁锂电池的处置将成为新能源领域的关键环节。废旧电池若得不到安全处理，将对环境和公共安全产生巨大的危害。目前常规做法主要将电池经放电、拆解后回收外皮及正负极集流体中的金属单质，对于回收价值最大的正极材料无合理的回收手段。废旧磷酸铁锂电池正极材料中含有的锂元素为国家战略金属，同时也是紧缺资源，对外依存度大，实现正极材料中锂的清洁回收具有重要意义。

目前，废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法可分为整体再生路线及选择性提锂路线。整体再生路线的基本过程是分离铝集流体后的磷酸铁锂废正极材料按照正极材料的含量要求添加适量的Li、Fe、P后在高温下焙烧，制备再生磷酸铁锂正极材料。该路线流程简单，但制备的再生材料杂质含量高、晶型差，电池性能低。选择性提锂路线的基本过程是磷酸铁锂废正极材料在酸性介质中溶解，溶解液用氢氧化钠中和以沉淀杂质，对净化液采用碳酸钠沉淀制备碳酸锂。该路线的可实现锂的高值回收，但未考虑铁与磷的回收，残渣及废液产生量大，严重污染环境。

CN 103280610 A公开了一种酸碱浸出法回收磷酸铁锂废旧电池正极废片中铝、铁和锂的方法。该方法先拆下磷酸铁锂电池正极，先用碱溶解，过滤后，滤渣用混合酸液溶解，使得铁以磷酸铁沉淀形式存在并与炭黑等杂质与含锂溶液分离。含锂溶液可加入95℃饱和碳酸钠溶液，沉淀得到碳酸锂。含铁沉淀中加入酸浸出铁离子，再加入碱液调节pH值得到Fe(OH)₃。但是，所述方法先用碱后用酸分解磷酸铁锂正极材料，流程复杂，处理成本高；同时，铁以磷酸铁的形式沉淀后与炭黑等杂质混合作为废渣排出，未将其产品化，造成铁、磷资源的浪费。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂正极材料的综合回收方法，所述方法实现了废旧磷酸铁锂正极材料中锂、铁和磷的高值回收，锂、铁和磷的回收率均大于95wt％，锂产品的纯度大于98.5wt％，杂质含量满足GB/T11075-2013的要求，磷酸铁质量满足HG/T 4701-2014的要求；废渣排放量减少85wt％，且废渣为一般的固体废弃物，无浸出毒性；所述方法的工艺条件温和，工业过程易于实现。

所述方法尤其适用于废旧磷酸铁锂正极材料中锂、铁和磷的回收。

本发明中如无特殊说明，所述“wt％”均是指质量百分含量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种磷酸铁锂正极材料的综合回收方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将磷酸铁锂正极材料制成浆料后与酸混合进行浸出反应，之后液固分离，得到浸出液和残渣；

(2)调节浸出液的pH值为1.5～3，固液分离得到磷酸铁和除铁酸性液；

(3)调节除铁酸性液的pH值为5～8，固液分离得到铝和铁的沉淀物以及含锂净化液；

(4)含锂净化液经后处理，得到锂产品及沉淀母液。