[发明专利]一种失效钴酸锂和磷酸铁锂正极材料中浸取回收钴、铁、锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种失效钴酸锂和磷酸铁锂正极材料中浸取回收钴、铁、锂的方法，属于废旧材料回收领域。

背景技术

在失效钴酸锂电池正极材料有价元素的回收方面的研究中多为在酸性体系加入还原剂浸出钴、锂；在失效磷酸铁锂电池正极材料有价元素的回收方面的研究中多为酸性体系加入氧化剂浸出锂，同时沉淀磷酸铁。

关于从失效钴酸锂电池正极材料中回收钴、锂的方法，现有技术多为在酸性体系中加入还原剂(如双氧水、Na₂SO₃)浸出钴、锂。在国外，SONY等公司已提出了从废旧锂离子二次电池中回收钴化合物的方案。此外，一些研究者也进行了相关的研究：Zhang等采用萃取、沉淀的方法回收了碳酸锂和草酸钴；Contestabile等还综合回收了废旧锂离子二次电池的不锈钢外壳及铝、铜等集流极.在国内尚未有公司提出自己的废旧锂离子二次电池回收方案，这些回收方案的目的主要是回收钴化合物或钴金属单质。

《废旧锂离子电池正极材料钴酸锂的回收》采用不同的回收方案对废旧锂离子二次电池进行了回收研究：采用碳酸丙烯酯(PC)回收电解质；采用N‐甲基吡咯烷酮(NMP)在70℃剥离活性物质；通过热处理方法除去碳粉；采用盐酸溶解钴，以Co(OH)形式回收，再重新合成钴酸锂，钴的回收率大于99％，并对钴酸锂进行了性能研究。该处理工艺过程复杂，且回收成本较高。

经检索，在两种失效锂电池正极材料的联合回收方面的研究尚未见报道。

发明内容

为了降低废旧电池正极材料钴锂回收成本过高，且纯度较低的技术不足，本发明提供一种失效钴酸锂和磷酸铁锂正极材料中联合回收钴、铁、锂的方法，该方法利用在酸性体系中两种锂电池正极材料之间发生的氧化还原反应联合浸取，该方法省去了单独浸取所需的氧化剂或还原剂，成本低廉、操作简单，钴、锂的回收率均大于99.2％以上，磷酸铁的沉淀率可以达到99.9％以上。

该方法的原理是：

LiCoO₂+LiFePO₄+4H⁺＝＝Co²⁺+2Li⁺+FePO₄+2H₂O

本发明通过下述技术方案实现上述技术效果：

一种失效钴酸锂和磷酸铁锂正极材料中浸取回收钴、铁、锂的方法，该方法具体包括如下步骤：

(1)将失效钴酸锂正极材料和失效磷酸铁锂正极材料按照钴铁元素摩尔比1：1的比例混合，得到混合材料；向混合材料中加水调浆并持续搅拌，得到浆体；向浆体中缓慢加入无机酸，在25℃～90℃持续反应1～6小时，得到反应液；

(2)向反应液中滴加无机碱溶液，调节其pH值至2.0～4.0；

(3)过滤进行液固分离。

如上所述的一种失效钴酸锂和磷酸铁锂正极材料中浸取回收钴、铁、锂的方法中，所述的无机酸为硫酸、盐酸、硝酸和溴酸中的一种或多种。

如上所述的一种失效钴酸锂和磷酸铁锂正极材料中浸取回收钴、铁、锂的方法中，所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种。

优选地，所述的一种失效钴酸锂和磷酸铁锂正极材料中浸取回收钴、铁、锂的方法中，所述的无机酸为硫酸，加入无机酸后钴硫摩尔为1：2。

另一种优选，所述的一种失效钴酸锂和磷酸铁锂正极材料中浸取回收钴、铁、锂的方法中，所述的无机酸为盐酸，加入无机酸后钴氯摩尔为1：4。

本发明与现有技术相比具有如下技术优势：

1)本发明利用两种锂电池正极材料之间发生的氧化还原反应联合浸取，省去了单独浸取两种材料所需的氧化剂或还原剂；其钴、锂的回收率高，磷酸铁的沉淀率高。

2)本发明所述的失效钴酸锂和磷酸铁锂正极材料中浸取回收钴、铁、锂的方法的优点在于，钴锂提浸出率高、浸出液中的浓度高，浸出液中铁含量极低；浸出渣即为磷酸铁，可以返回用于磷酸铁锂的制作。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明的技术内容，但所述领域的技术人员应能知晓，所述实施例并不以任何方式限定本发明专利的保护范围。本领域技术人员在此基础上作出的修饰或等同替代，均应包括在本专利保护范围之内。

实施例1：一种失效钴酸锂和磷酸铁锂正极材料中浸取回收钴、铁、锂的方法