[发明专利]一种磷酸铁锂废料的再生处理方法

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂废料的再生处理方法，属于直接转换化学能为电能的方法与装置技术领域，其经溶解、分离、成分调整、制磷酸亚铁前驱体、制磷酸锂前驱体、制混合浆料、制未包覆的磷酸铁锂和包覆与烧结八步制得。此法能够回收处理配比失衡、理化性能不合格、严重氧化、磁性物质超标等各种生产异常废料，适应性强；并且工艺简单，无需繁杂的冶炼分离，节省大量化工原材料，回收成本低；使得废料中的锂、铁、磷元素都能得以回收利用，同时制备磷酸亚铁和磷酸锂，并且制备的磷酸铁锂正极材料性能优异，可直接用于磷酸铁锂动力电池制备。

技术领域

本发明属于直接转换化学能为电能的方法与装置技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂废料的再生处理方法。

背景技术

磷酸铁锂正极材料由于具有价格便宜、环境友好和安全性能优异的特点，被广泛应用于新能源汽车、储能电池等领域。但在生产磷酸铁锂的过程中，常因配比失调以及工艺过失等原因，不可避免地会有废料产生。这些废料纯度高，并不像废旧电池中的磷酸铁锂那样成分复杂，而是基本保持像合格磷酸铁锂一样的元素，因此采用废旧磷酸铁锂的回收处理方法进行回收，会存在资源浪费、附加值不高和工艺繁长等缺点。

针对这类生产型废料，有不少科研工作者进行了技术探索，除了用传统的冶炼回收方法制备出碳酸锂等锂化合物和铁、磷化合物外，最典型的处理方法可能是共沉淀法和固相补锂法。共沉淀法是将废料通过酸溶解后得到含锂离子、亚铁离子、磷酸根离子的混合溶液、通过调整各离子浓度、pH等，使锂、铁、磷共沉淀成磷酸铁锂材料。但由于磷酸锂、磷酸亚铁、磷酸铁锂、氢氧化亚铁等沉淀的KSP相差较大，共沉淀困难，并且沉淀中容易含有磷酸亚铁或/和氢氧化亚铁等杂相，这就降低了磷酸铁锂正极材料的纯度，从而影响回收品质。

固相补锂法是向磷酸铁锂正极废料中补加碳酸锂后再进行烧结修复，从而获得新的磷酸铁锂正极材料。但这种方法基本遗传废料的微观形貌特征，对形貌不合格的磷酸铁锂废料回收难度较大，并且对废料的成分要求较为苛刻，处锂某些铁磷比差值较大或产生过程异常的废料困难。故此法适应性不强。

中国发明专利申请201010253859.5公开的水系废旧锂离子动力电池回收制备磷酸铁锂均属于共沉淀技术，制备的磷酸铁锂材料性能有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种磷酸铁锂废料的再生处理方法，通过先制备出的高纯度的磷酸亚铁和磷酸锂，再合成、包覆、烧结成高性能的磷酸铁锂正极材料，实现废料的真正再生。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：设计1、一种磷酸铁锂废料的再生处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）溶解：对磷酸铁锂废料进行成分分析，确定废料的有效摩尔量，然后在惰性气体保护下，用酸液将磷酸铁锂废料进行溶解制得溶解液，所用酸液的氢离子摩尔量与废料的有效摩尔量比值为1.5～4:1，酸液的氢离子浓度为2.0～4.0mol/L；

（2）分离：将步骤（1）制得的溶解液进行过滤，得到一次滤液和一次滤渣，用去离子水将一次滤渣进行洗涤过滤得二次滤液和二次滤渣，所得一次滤液与二次滤液进行混合得到混合滤液；

（3）成分调整：测试步骤（2）所得混合滤液的三价铁含量后，向混合滤液中加入还原剂将三价铁还原成亚铁，得到反应液，向反应液中加入锂源、亚铁源和磷源，使反应液中的摩尔比锂源:亚铁源:磷源为1:0.95～1.05:1.0～2.0，三价铁与还原剂的摩尔量比为1:2～6；

（4）制磷酸亚铁前驱体：在惰性气体保护下，向经步骤（3）调整的反应液中添加碱性溶液，反应液的pH值每分钟上升0.2～0.6，将反应液pH值调整至4.0～6.0；然后过滤反应液得磷酸亚铁滤饼和三次滤液，用去离子水洗涤磷酸亚铁滤饼1～5次后，再在惰性气体保护下，用60～120℃的温度烘干得磷酸亚铁前驱体；