[发明专利]一种从提锂渣酸浸液中选择性回收电池级磷酸铁的方法

说明书

一种从提锂渣酸浸液中选择性回收电池级磷酸铁的方法，涉及一种处理废弃提锂渣的方法。本发明是要解决现有的湿法冶金回收退役磷酸铁锂电池产生的提锂渣中杂质金属且含量较高，并且成分复杂，很难再次利用的技术问题。本发明将废弃提锂渣用无机酸浸出，基于溶度积原理，分析多金属沉淀体系的平衡热力学，选择性沉淀磷酸铁，再进行煅烧使其变成结晶程度高的电池级磷酸铁，用来重新制备磷酸铁锂正极材料。本发明探索适合的沉淀剂、煅烧温度等沉淀条件和煅烧条件，回收电化学性能优异的电池级磷酸铁，实现废弃提锂渣的资源化回收，使得整个废旧磷酸铁锂正极材料能够再生回用，这对于动力锂电池退役高峰期的到来具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种处理废弃提锂渣的方法。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度和可靠性，因此广泛用于便携式电子设备和新能源电动汽车。其中磷酸铁锂电池因原料来源丰富、价格低廉以及较长的循环寿命，良好的高温性能和安全性能而被誉为最有潜力的锂离子动力电池。2020年4月，工信部发布了第331批《道路机动车辆生产企业及产品公告》，进行申报的新能源汽车共有306款，采用磷酸铁锂电池的车辆占比78％。磷酸铁锂电池使用到一定年限，将不得不面临退役的问题。如果退役磷酸铁锂电池不能妥当处理，正极材料中渗出的重金属会随着大气、水、土壤不断迁移，或转化为毒性更强的化合物，造成水体和土壤的污染。电解质溶剂和粘结剂的分解和水解产物会引发醛、酮、甲醇等有机物污染。进入生态系统中的重金属和有机物，通过食物链富集在高等生物体内，对生态系统和人类健康产生很大的危害。磷酸铁锂电池中锂含量达到1.1％，显著高于我国开发利用的锂矿，同时碳酸锂的价格高达50000元/吨。如果能将废电池回收再利用，不仅能够使企业盈利，同时还能保护环境。

在众多锂电池正极材料中，磷酸铁锂电池因其杰出的高温性能和稳定性、极好的循环寿命和使用体验商用以来一直备受欢迎，其市场份额在不断提高，退役量也在激增。常规退役磷酸铁锂电池回收方法有火法冶金和湿法冶金，火法即将回收的各类电池统一高温煅烧，其产物作为二次合金出售，方法简单却难以针对性回收。湿法冶金方法可以将90％以上的Li都提取出来，但是会剩余大量的提锂渣。湿法冶金比较典型的工艺就是将价格昂贵的锂选择性提取，剩余提锂渣。由于提锂渣中含有如Mg、Ca、Cu、Ni等杂质金属且含量较高，并且成分复杂，很难再次利用。

发明内容

本发明是要解决现有的湿法冶金回收退役磷酸铁锂电池产生的提锂渣中杂质金属且含量较高，并且成分复杂，很难再次利用的技术问题，而提供一种从提锂渣酸浸液中选择性回收电池级磷酸铁的方法。

本发明的从提锂渣酸浸液中选择性回收电池级磷酸铁的方法是按以下步骤进行的：

一、将提锂渣在无机酸溶液中进行溶解，然后加热至60℃～70℃保温溶解1h～1.5h，使提锂渣中的金属都溶解到溶液中，得到提锂渣酸浸液；

所述的提锂渣为废旧磷酸铁锂用无机酸提锂后剩余的固体，其中的杂质金属元素有Mg、Ca、Cu、Ni等；

二、将提锂渣酸浸液中的上清液取出，向其中滴加沉淀剂至pH为1～4，然后在40℃～180℃加热搅拌0.5h～10h，自然冷却至室温，固液分离，烘干残渣；

所述的沉淀剂为氢氧化钠、氨水和醋酸铵中的一种或几种的混合物；

步骤二中基于提锂渣酸浸液中的金属元素种类及浓度，通过对溶液体系的电化学平衡分析，分析配合-沉淀体系中金属离子形态从而筛选沉淀剂、优选适合的沉淀温度及时间，实现选择性沉淀分离，同时微量的其他金属可以掺杂改性磷酸铁；

三、将步骤二中得到的残渣置于石英坩埚中，在管式炉内200℃～1200℃加热1h～10h，自然冷却至室温，得到电池级磷酸铁。