[发明专利]一种废旧磷酸铁锂电池多组分回收利用的方法

说明书

本发明公开了一种废旧磷酸铁锂电池多组分回收利用的方法，包括以下步骤：将放电处理后的废旧磷酸铁锂电池破壳拆解、分离；将电池芯处理得到溶剂回收液；将电池芯粉碎、分选后得到磷酸铁锂粗粉、铜粉和铝粉；磷酸铁锂粗粉加入到酸液中反应，过滤后得到酸浸液和碳渣，将碳渣进行水洗、烘干得到高碳石墨；酸浸液调节PH值，加入还原剂进行除铜，过滤后得到除铜液和铜渣；将除铜液加入氧化剂、适量磷源得到正磷酸铁；将沉铁液加入碱液得到除铝液和铝渣；将沉铝液加入碱液得到碱化液和碱性渣；将碱化液进行蒸发浓缩得到富锂溶液加入到碳酸钠溶液中得到碳酸锂。本发明涉及电池回收利用技术领域，具体是提供了一种废旧磷酸铁锂电池多组分回收利用的方法。

技术领域

本发明涉及电池回收利用技术领域，具体是指一种废旧磷酸铁锂电池多组分回收利用的方法。

背景技术

在新能源汽车产业的带动下，我们的动力电池产业迎来爆发式增长，动力电池出货量从2009年的0.03GWh上升至2018年的57GWh，增长超千倍；截止到2020年3月底，我国新能源汽车累计总产量超过428万辆，动力蓄电池累计配套量约209GWh，新能源汽车产业规模稳居世界首位，并且呈现逐步增长态势。

锂动力电池的寿命通常为5～8年，早期推广的新能源汽车动力电池已经大规模报废，到2020年底动力电池累计退役量将达20万吨；由于锂电池含有重金属和氟化物，处置不当将对环境带来极大的危害；此外废旧锂动力电池含有大量的镍、钴、锂等有价值元素，实现废旧锂电池的回收可以缓解上游的原材料供应紧张的问题，所以实现废旧电池回收具有重大的意义，是新能源汽车产业可持续健康发展的保障。

由于磷酸铁锂材料具有安全性好、循环性能优良和成本低的优点，在新能源客车和储能领域得到了广泛的应用。随着国家补贴政策的退坡，磷酸铁锂动力电池的经济性优势更加突出，磷酸铁锂的市场规模进一步扩大，目前有不少企业和个人从事磷酸铁锂废旧电池回收的研究和开发工作。

CN 107739830 A提出了《一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法》，先将废旧磷酸铁锂电池拆解得到的正极片置于含有稀碱液的超声处理使得磷酸铁锂材料和铝箔分离，再将磷酸铁锂材料烘干后进行在常温条件下酸浸并控制酸性溶液的量，使得反应完成后溶液pH为2.5～6.5，铁以磷酸铁的形式存在于不溶渣中，其中锂的浸出率大于97％、铁的浸出率小于0.1％，过滤得到滤液和不溶的磷酸铁，将不溶渣热处理除去其中的有机物得到正磷酸铁，滤液净化富集后加入磷酸三钠反应得到磷酸锂。整个回收过程中锂和铁的收率分别达到96％和99.5％。

该方法以磷酸铁锂正极片为原料，用含稀碱液处理磷酸铁锂时会导致锂和磷酸根的大量损失，而且后续过程沉铁过程的调节控制为常温，pH＝2.5～6.5，这显然违反常理，正磷酸铁的合成温度一般为75～95℃，PH值范围2.0～2.4，继续提高pH值会形成氢氧化铁，所用这个反应条件制备磷酸铁锂所用的正磷酸铁是不适宜的，而且由于磷酸锂活性低，将磷酸铁锂废旧电池中的锂以磷酸锂的形式固化液也不是最佳的选择。

CN 106495122 A提出了《一种废旧磷酸铁锂正极片回收磷酸铁前驱体的方法》，其过程将磷酸铁锂正极片煅烧，使得活性粉末与集流体铝箔分离，筛分得到活性粉末；向得到的活性粉末中加入盐酸，控制pH值，使得活性粉末溶解，过滤，收集滤液；向滤液中加入氢氧化锂调节滤液的pH值反应一段时间，有沉淀析出，过滤，收集沉淀和滤液；将收集到的沉淀洗涤干燥，然后与石墨混合分散于乙醇中，球磨，一段时间后烘干得到磷酸亚铁；将磷酸亚铁与前一步骤得到滤液混合，球磨，得到产物磷酸铁锂。本发明中，在煅烧正极材料的步骤中，磷酸铁锂中部分铁元素会被氧化为氧化铁，因此将正极材料中的铁元素都制成磷酸铁前驱体，再进一步制成磷酸铁锂正极材料。

根据实施例1描述：

(1)将磷酸铁锂正极片在200～600℃的条件下煅烧，0.5h,将磷酸铁锂活性物质与集流体铝箔分离，并筛分，将获得的磷酸铁锂活性粉末置于空气气氛中在600℃的条件下继续煅烧3.5h，使得磷酸铁锂中的铁被氧化为氧化铁。