[发明专利]一种废旧磷酸铁锂电池正极材料回收的方法

说明书

一种废旧磷酸铁锂电池正极材料回收的方法，该方法包括以下步骤：⑴将原料进入撕碎机进行撕碎，撕碎后的电池进入专用破碎机进行破碎，然后混合物采用锤振破碎、振动筛分与气流分选组合工艺对废锂电池正负极组成材料进行分离与回收，将废旧磷酸铁锂电池正极粉料加水，制成浆料，该浆料预热后添加98%的硫酸进行浸出；⑵浸出液调节pH值后；⑶补加磷酸钠调节铁磷的质量比；⑷将双氧水通入底液的液面以下，同时用喷洒设备喷洒加入碱液和除杂后溶液，经固液分离分别得到磷酸铁沉淀和含锂溶液；⑸含锂溶液调pH值，经蒸发浓缩、固液分离，得到滤液；该滤液通入二氧化碳，即得沉淀锂。本发明简单高效，易于批量工业化生产。

技术领域

本发明涉及电池回收领域，尤其涉及一种废旧磷酸铁锂电池正极材料回收的方法。

背景技术

目前，针对我国磷酸铁锂电池市场份额较大的特点，中国科学院城市环境研究所环境功能材料研究组开发了水热处理磷酸铁锂电池正极片制备羟基磷酸铁的方法来回收处理废旧磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池充分放电后拆解可得含有磷酸铁锂材料的正极片，经过180°C水热处理5小时，正极材料与铝箔可以有效地剥离分开。水热产物主要低值成分转化成羟基磷酸铁(FPOH)，该材料可用于吸附铅重金属离子和高效催化双氧水降解有机污染物，如染料亚甲基蓝。该研究为我国锂离子电池占比高的磷酸铁锂电池废弃物的回收利用提供了一种以废治废的方法。

天津理工大学首先将废弃的磷酸铁锂电池进行了放电和拆解，残余的电解液利用低浓度的NaOH进行了处理，根据电解液中溶剂不同的密度、溶解性和沸点等物理特征实现了对DMC、DEC和EC等的分离，溶剂盐LiPF₆则会在水溶液中发生分解，如下式所示。然后可以通过过滤对其进行回收。在此过程中分离的正极LFP材料混合一定的Li₂CO₃后，在Ar/H₂气氛下，在不同的温度进行热处理就可以获得再生的LFP材料。

LiPF₆+H₂O→POF₃↑+HF+LiF↓

废旧磷酸铁锂电池回收处理方法大部分处于实验室研究阶段，真正工业化时有些方法不易实现，成本高，工艺复杂；而且火法能耗大，设备投资大，回收经济性不高。因此，在磷酸铁锂电池用于电动汽车已经成熟化的情况下，亟待寻找有效的、成本低廉、易于实现工业化、操作简单、工艺可行的方法对废旧磷酸铁锂电池进行有效回收。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、高效、易于工业化生产的废旧磷酸铁锂电池正极材料回收的方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种废旧磷酸铁锂电池正极材料回收的方法，其特点是，包括以下步骤：

⑴将原料进入撕碎机进行撕碎，撕碎后的电池进入专用破碎机进行破碎，将电池内部正负极片及隔膜纸打散，打散的物料经引风机进入集料器，然后经脉冲除尘器把破碎中所产生的粉尘收集净化，进入集料器的物料经闭风器进入气流分选筛，通过气流加振动把正负极片中的隔膜纸进行收集，同时把气流分选机所产生的粉尘收集，然后混合物采用锤振破碎、振动筛分与气流分选组合工艺对废锂电池正负极组成材料进行分离与回收；

⑵对回收的电池正极粉料加水，制成0.1~0.3 kg/L的浆料，该浆料与酸性溶液进行反应，反应时间为2-4小时，再加碱液调节pH值至1.5~2.5；

⑶根据步骤⑵得到溶液中铁和磷的含量，补加磷酸钠调节铁磷的质量比为0.97~1.02：1；

⑷反应容器中设置双层搅拌桨，加入纯水或沉铁后溶液作为底液，并使底液没过第一搅拌桨，以线速度≥4m/s进行搅拌加热至50~70℃加酸液调节pH值至3.3~4.0；然后将双氧水用管道通入所述底液的液面以下，同时用喷洒设备喷洒加入碱液和所述步骤⑶所得的除杂后溶液，调节溶液pH值至3.3~4.0，待溶液中的铁完全氧化且沉淀后陈化5~7h，经固液分离分别得到磷酸铁沉淀和含锂溶液；