[发明专利]一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法

说明书

本发明提供了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，包括：(1)从废旧磷酸铁锂电池拆解得到的正极片除去粘结剂后，分离出集流体，得到废旧正极材料；将废旧正极材料采用硝酸溶解，经过滤，得到第一滤液；(2)将第一滤液在50‑90℃加热1‑4h，以将第一滤液中的亚铁离子完全氧化，再加入氨水调节体系pH至1‑2，并在60‑90℃继续加热1‑4h，经过滤得到第一滤渣和含锂滤液；采用剪切乳化泵对第一滤渣进行多次洗涤，得到高纯磷酸铁。该方法在对第一滤液的直接加热时就可将亚铁离子完全氧化而无需再加入氧化剂，进而再转变成高纯磷酸铁。该方法操作简单，成本低廉，环境友好。

技术领域

本发明涉及废旧电池的回收技术领域，具体涉及一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法。

背景技术

以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池被大量用作电动汽车等电动工具的动力电池，随之而来的废旧磷酸铁锂电池的数量也越来越多。因此，对废旧磷酸铁锂电池进行有效回收处理及再利用具有经济价值和社会效益双重意义。

现有废旧磷酸铁锂正极材料的回收方法，通常是先将废旧磷酸铁锂正极材料加酸溶解，再加入氧化剂来氧化溶液中的亚铁离子制备磷酸铁，但通常存在氧化剂的用量较大、亚铁离子氧化不完全及制得的磷酸铁纯度较低等问题。

发明内容

鉴于此，本发明旨在提供一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，以解决现有技术中对废旧磷酸铁锂正极材料中铁、磷元素的回收效果不好的问题。

具体地，本发明提供了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收利用方法，包括以下步骤：

(1)从废旧磷酸铁锂电池拆解得到正极片，加入有机溶剂溶解掉粘结剂后，分离出集流体，收集得到废旧正极材料；将所述废旧正极材料采用硝酸溶解，经过滤，得到第一滤液；

(2)将所述第一滤液在50-90℃下加热1-4h，以将所述第一滤液中的亚铁离子完全氧化，之后加入氨水调节体系pH至1-2，并在60-90℃下继续加热1-4h，经过滤得到第一滤渣和含锂滤液；采用剪切乳化泵对所述第一滤渣进行多次洗涤，得到高纯磷酸铁。

其中，步骤(1)中，所述有机溶剂可以包括N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种，但不限于此。

步骤(1)中，通过硝酸溶解后，废旧正极材料中的磷、铁、锂元素可以离子态存在于所述第一滤液中，其中所述第一滤液中含有H⁺、NO₃^-、Fe²⁺、Fe³⁺、PO₄^3-、Li⁺。其中，采用硝酸溶解废旧正极材料，可不必像硫酸或盐酸等溶解引入难去除的硫酸根、氯离子等，且硝酸溶解产生的硝酸根后续可转变为硝酸再利用。

可选地，步骤(1)中，所用硝酸的质量浓度为10％-30％。可选地，所述第一滤液的pH小于0.9，例如在0.8以下。

步骤(2)中，对所述第一滤液进行加热，可以在不额外加入氧化剂的情况下，使所述第一滤液发生自氧化，具体是通过加快硝酸根在酸性条件下氧化亚铁离子的反应速率，使亚铁离子全部转换成三价铁离子，使铁元素后续全部转变为磷酸铁沉淀。其中，所述第一滤液的加热温度可以55、60、65、70、75、80、85或90℃。可选地，所述第一滤液的加热温度为60-80℃。所述第一滤液的加热时间可以为1-3h、2-4h或1-2h。

可选地，在对所述第一滤液进行加热时，还包括：对所述加热过程中产生的氮氧化物气体进行水吸收，得到循环硝酸。这样可以实现溶解用硝酸的循环利用。