[发明专利]一种废旧磷酸铁锂电池正极的绿色回收处理方法

说明书

本发明属于废旧动力锂离子电池回收技术领域，具体为一种废旧磷酸铁锂电池正极的绿色回收处理方法。本发明采用碳酸钠作为回收助剂对废旧磷酸铁锂进行回收，通过球磨混合、固相烧结、制浆过滤和蒸发结晶等一系列工艺路线，实现对废旧磷酸铁锂电池正极的资源化处理。该方法的特征在于能实现废旧磷酸铁锂电池正极全部元素的回收，回收产物分别为Li_xFe_yO₂(0.5≤x≤1，1≤y≤2.5，0.2≤x:y≤1)和Na₃PO₄·12H₂O，具有操作简单、成本低、易实现产业化等优点。

技术领域

本发明属于废旧动力型锂离子电池回收技术领域，具体为一种废旧磷酸铁锂电池正极的绿色回收处理方法。

背景技术

因具有安全性能高、寿命长、高温性能好、容量大、无记忆效应、重量轻和环境友好等诸多优点，磷酸铁锂电池被广泛应用在各类电动汽车上。自2014年之后，磷酸铁锂电池在电动汽车电池上的装机量持续增长。将退役后的动力磷酸铁锂电池进行梯次利用，然后进行报废回收。在不久的将来，大量淘汰的废旧磷酸铁锂电池正极如果得不到有效处理，将占用场地资源和造成大规模锂资源浪费，人们迫切需要找到一种有效的回收方法。

目前，废旧磷酸铁锂电池正极的回收方法主要有两种，一种是通过湿法回收，另一种为通过固相法回收。前者产生的经济效益不高，目前主流的废旧磷酸铁锂电池处理的方法为固相法。发明专利CN 108642304A采用固相法进行回收磷酸铁锂废料，将磷酸铁锂废料粉碎过筛后与氢氧化钠混合均匀，在空气或氧气气氛中，升温至350～1000℃烧结反应，将烧结后的物料加水制浆过滤得到磷酸钠，滤渣加稀酸调节pH后过滤得到粗制锂溶液和氧化铁渣，并进一步加碱调节pH处理得到精制锂溶液，从而实现废旧磷酸铁锂废料的综合回收。但该方法使用的氢氧化钠回收助剂碱性和腐蚀性强。针对现有方法的缺点与不足，本发明采用碳酸钠代替氢氧化钠，采用球磨、固相烧结和制浆过滤、蒸发结晶等一系列工艺路线，实现对废旧磷酸铁锂的资源化回收，该方法具有操作简单、成本低、易实现产业化等优点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，旨在提供一种废旧磷酸铁锂电池正极的绿色回收处理方法。

(1)将磷酸铁锂粉料与碳酸钠按一定物质的量比搅拌混合，得到混合粉料；

(2)将步骤(1)的混合粉料进行球磨，使其充分反应；

(3)将步骤(2)处理后的物料置于马弗炉中在500～750℃进行固相烧结，保温2～6h；

(4)将步骤(3)烧结后的物料加去离子水制浆，加水过程中持续搅拌，过滤得到Li_xFe_yO₂滤饼和磷酸钠溶液；

(5)将步骤(4)中的Li_xFe_yO₂滤饼用去离子水冲洗数遍，得到精制Li_xFe_yO₂；

(6)将磷酸钠滤液蒸发浓缩结晶获得Na₃PO₄·12H₂O。

步骤(1)所述的LiFePO₄与Na₂CO₃物质的量比为1:1.5～1:2；

步骤(2)所述的球磨时间为5～10min；

步骤(3)所述的固相烧结温度为500～750℃，优选温度为700℃，烧结时间优选为4h，氧化条件为空气；

步骤(5)所述的制浆液固比范围为2.5～5.0，本发明制浆液固比优选为3.5～4.0；

碳酸钠与废旧磷酸铁锂的理论反应方程式如下：