[发明专利]一种废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法

说明书

本发明提供了一种废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法，包括：(1)用碱将废旧磷酸铁锂正极材料的铝溶解，收集固体；(2)用硫酸溶解步骤(1)的固体，固液分离得到的溶液进行第一次蒸发浓缩，降温结晶得到液体和结晶，纯化结晶；(3)对步骤(2)得到的液体进行第二次蒸发浓缩，固液分离得到液体和固体，对固体进行除杂和碳化；(4)对步骤(3)得到的液体进行第三次蒸发浓缩。通过该方法，实现了废旧磷酸铁锂材料中锂、铁、磷三种元素的分离，分别制备成了工业级碳酸锂、绿矾和磷酸，以及副产品芒硝。此外，本发明的方法消耗的辅料较少，可有效降低磷酸铁锂材料回收成本。

技术领域

本发明涉及废旧锂电池综合回收利用技术领域，具体地，本发明涉及一种废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法。

背景技术

以磷酸铁锂为正极材料的锂电池因其具有较好的安全性能和循环性能，普遍应用于新能源汽车领域。随着新能源汽车行业的快速发展，动力型锂电池使用量不断快速增长，近几年锂电池的报废量也在快速增长。相较于三元电池中的具有较高回收价值的钴镍锰锂等元素，磷酸铁锂电池中除锂元素外，磷和铁的回收价值较低，若仅回收锂元素，将产生大量的磷铁渣，对土壤环境和水环境造成污染。实现各类锂电池材料的循环再生利用，不仅能够促进新能源汽车行业的健康发展，而且能够减轻废旧锂电池材料造成的环境污染问题。废旧三元锂电池材料中钴镍锰元素的回收主要通过比较成熟的萃取、反萃取工艺将钴镍锰元素分离后制备成相应的金属盐，然后根据需求制备成各种型号的三元前驱体，进而制备成正极材料、锂电池，实现锂电材料的再生利用。镍钴锰锂因价值较高，再生利用具有较好的经济性效益。而废旧磷酸铁锂材料的再生利用，因铁和磷的价值相对较低，造成经济效益较差，暂未开发出较好的再生利用工艺。

申请号是202010138675.8的中国发明专利申请公开了一种废旧磷酸铁锂正极片的回收方法，包括：S1、将拆解废旧磷酸铁锂电池得到的正极片进行机械粉碎，得到正极碎片；S2、将所述正极碎片与固体强碱混匀后，通过焙烧处理使熔融态强碱与铝反应生成偏铝酸盐，收集焙烧处理后得到的混合粉末；S3、将步骤S2得到的混合粉末与水混合，固液分离后，收集固相部分并从中回收锂、铁和/或磷元素。该方法虽然实现了铁锂磷三种元素的同步回收，并直接得到了磷酸铁和碳酸锂两个产品，但是硫酸-磷酸铁锂混合溶液中制备磷酸铁的工艺与传统磷酸铁制备工艺存在较大差异，该方法制备的磷酸铁的性能有待进一步验证。

发明内容

为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法。

本发明通过以下技术方案实现以上目的：

一种废旧磷酸铁锂正极材料回收方法，包括：

(1)用碱将废旧磷酸铁锂正极材料的铝溶解，收集固体；

(2)用硫酸溶解步骤(1)的固体，固液分离得到的溶液进行第一次蒸发浓缩，降温结晶得到液体和结晶，纯化结晶；

(3)对步骤(2)得到的液体进行第二次蒸发浓缩，固液分离得到液体和固体，对固体进行除杂和碳化；

(4)对步骤(3)得到的液体进行第三次蒸发浓缩。

可选地，在步骤(1)中，碱是浓度为4.5mol/L～5.5mol/L的氢氧化钠溶液。

可选地，在步骤(2)中，硫酸是浓度为2.0mol/L～2.5mol/L的硫酸溶液，固体与硫酸溶液的重量比是1:4～1:5。

可选地，在步骤(2)中，在50℃～70℃，用硫酸溶解步骤(1)的固体，溶解后溶液的密度是1.30g/mL～1.35g/mL。

可选地，在步骤(2)中，第一次蒸发浓缩在80℃～95℃进行，液体蒸发量控制在30％～40％之间，蒸发后溶液的密度在1.50g/mL以上；降温结晶在0℃～5℃进行0.5h～1h。