[发明专利]一种从废旧磷酸铁锂电池中回收锂的方法、以及回收锂和磷酸铁的方法

说明书

本发明提供了一种从废旧磷酸铁锂电池中回收锂的方法，以及回收锂和磷酸铁的方法。本发明提供的回收锂的方法中，将废旧磷酸铁锂电池经前处理后，获得正负极粉，再将正负极粉与水、浓硫酸及氨水反应，形成含锂溶液和铁磷渣，经固液分离将二者分离，获得一次浸出液和含碳铁磷渣；将正负极粉再与一次浸出液、浓硫酸及氨水反应，经固液分离，获得二次浸出液和含碳铁磷渣；所得二次浸出液经加碱调节pH后、固液分离除去铁、铝等杂质，得到除杂液，所得除杂液直接与碳酸钠反应，形成碳酸锂产品。本发明提供的上述方法能够简化回收过程，提高含锂溶液中的锂浓度，无需蒸发浓缩便可沉锂生成碳酸锂，回收率较高；且碳酸锂产品符合电池用碳酸锂行业标准。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种从废旧磷酸铁锂电池中回收锂的方法，以及回收锂和磷酸铁的方法。

背景技术

磷酸铁锂动力电池化学性质稳定、安全性能好且使用寿命较长，同时由于原材料价格低廉，其仍占据动力电池半壁江山，近年来在各种电动汽车和储能领域上应用广泛。大量生产、应用的背后意味着每年都会有大量的废弃磷酸铁锂电池的产生。根据中汽协新能源车产销数据测算磷酸铁锂材料电池市场保有量，推算出2020年退役磷酸铁锂电池20.31GWh，18.47万吨。2025年退役磷酸铁锂电池33.96GWh，21.23万吨，因此从回收市场看来，退役动力磷酸铁锂电池回收利用是具有广阔发展前景的。同时，从环境角度分析，虽然报废的锂离子电池不含铅、镉、汞等重金属，对环境污染相对较小，但是含有锂等有价金属，电解液中含有的LiPF₆、LiBF₄等具有强腐蚀性，遇水剧烈反应产生HF等有毒物质，其电池隔膜通常含有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)，燃烧会产生CO、醛和有机酸等有机物污染，处置不当易造成严重的污染和资源浪费。废弃磷酸铁锂电池中含有稀贵金属，具有显著的经济效益，因此，如何科学绿色高效回收废旧磷酸铁锂电池已成为当前回收领域的技术热点。

废旧磷酸铁锂电池湿法回收工艺一般分为氧化法回收工艺和非氧化回收工艺，氧化法回收工艺一般在浸出反应过程中会加入氧化剂，以达到使锂浸出而铁磷无法浸出的目的，通过一定的除杂手段可以获得含锂溶液，进一步可以获得锂产品，含碳铁磷渣一般不做处理。非氧化回收工艺一般在浸出过程时，锂、铁、磷、铝、铜等均可以浸出，通过一定除杂手段纯度较高的锂、铁、磷溶液，母液为含锂溶液，锂浓度远低于氧化法获得的锂溶液。

专利申请CN109088120A公开了一种废旧磷酸铁锂极片制备电池级碳酸锂的方法，该法以废旧磷酸铁锂极片为原料，经过释放电量、氧化焙烧得到含磷酸铁锂活性物质和集流体铝箔的极片焙烧料，焙烧料经过粉碎、筛分得到磷酸铁锂极片粉，将磷酸铁锂极片粉与酸反应得到HFePO₄和含锂溶液，含锂溶液加碱调pH除杂后的滤液与碳酸钠反应生成电池级碳酸锂。

专利申请CN109179358A公开了一种从废旧磷酸铁锂电池中制备电池级磷酸铁的方法，该法以废旧磷酸铁锂电池为原料，通过电池拆解和分离、碱浸、酸浸、氧化、沉淀以及煅烧可制备无水电池级磷酸铁，含锂溶液重复补酸后再浸出新滤渣，可提高溶液中锂的浓度和锂的回收率，降低锂回收成本。

专利申请CN106684485A公开了一种酸浸法回收处理废旧磷酸铁锂正极材料的方法，该法以废旧磷酸铁锂正极材料为原料，经过加酸酸浸，过滤，滤液加氧化剂氧化，加入表面活性剂后，调节溶液pH，在一定温度下反应生成磷酸铁沉淀和含锂滤液。

上述现有技术中在回收锂时其回收流程长，锂液浓度低，难以直接沉锂制备碳酸锂产品，在得到锂液后需要进行蒸发浓缩等其它处理后才可进行后续碳酸锂的制备，过程复杂、成本高，且回收效果欠佳。另外，现有技术中，涉及同时回收锂和磷酸铁的，均是先回收合成磷酸铁，再对剩余含锂溶液处理来回收锂，整体流程较长，且回收效果欠佳。

发明内容