[发明专利]一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法

说明书

本发明公开了一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法，针对高含铝废旧电池正极材料，采用熔融钠盐的方法，将其中的铝等杂质除尽；并于不同工序定向溶出铝、铁、钠、锂等有效金属元素。本发明极大地降低了锂的损失率，提高净化液的纯度，于500℃以下反应，降低反应温度，耗能低，工艺简单，易控制，成本低，具有显著的经济效益。

技术领域

本发明涉及废旧电池处理方法领域，具体是一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法。

背景技术

随着新能源汽车保有量的持续增长，不仅带来了规模庞大的动力锂电池的需 求量，也为锂电池回收和梯次的利用提供的行业机遇。根据市场研究表明，2020 年动力电池的报废量达到20万吨，到2025年，报废量预计将会达到100万吨， 到2030年，预计达到300万吨。

磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，具有安全、环保、稳定性好、比容量高、价格便宜等优点，被广泛用作正极材料。大量磷酸铁锂动力电池报废，进入回收阶段，锂电池的回收市场呈现爆发式增长，对于产生的废弃磷酸铁锂电池如果不加以回收处理将会带来巨大的环境污染。同时，金属的有效回收和剩余能量的利用可以带来可观的经济效益。因此，有必要使用正确的技术手段回收废旧磷酸铁锂电池，避免环境污染和资源的浪费。

无论是圆柱锂电池还是方形锂电池，内部的结构都是粘结电极，而粘结电极给锂电池的回收带来很大的困扰。电池的回收要拆解，只能把粘结的电极全部打碎，故会产生大量的铝箔材料。目前，通过碱浸预处理可除掉部分铝杂质，剩余部分铝杂质进入含锂母液净化阶段后，对锂的回收率产生较大影响。针对高含铝磷酸铁锂电池废旧电池的处理，亟待提出一种高效回收锂的方法。

现有技术申请号为201810645996.X的中国专利：一种废旧锂电池正极材料的处理方法及废旧锂电池的回收处理工艺，其公开了从废旧锂电池中回收锂、铁和铝的方法。该专利通过对磷酸铁锂正极材料进行碱浸取，得到第一滤渣和第一滤液；然后向第一滤液中添加硫酸溶液浸出氢氧化铝固体；其次向第一滤渣中添加硫酸溶液和过氧化氢溶液得到第二滤液；接着向第二滤液中添加氢氧化钠溶液，并通氨气得到氢氧化铁固体和第三滤液；最后利用水热法从第三滤液中沉淀出碳酸锂。该方法在预处理阶段，采用645℃~655℃高温焙烧，目的是除掉负极材料和粘结剂，后采用浓度为90g/L~110g/L的氢氧化钠碱浸的方法得到浸取液，浸取液的除杂中引入了萃取操作，后得到净化液于700℃以上沉淀得到碳酸锂。此专利反应过程中能耗较高，均采用超过600℃作为反应条件；且除杂过程中引入萃取操作，加大了操作的复杂度；采用浓度为90g/L~110g/L的氢氧化钠作为碱浸液，氢氧化钠的使用量较大，故浸取液中存在大量Na⁺，对后期碳酸锂的生产不利；碳酸锂沉淀过程条件苛刻，增加生产成本。

目前，针对高含铝废旧电池正极材料的回收利用，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种高铝废旧锂电正极材料定向溶出处理方法，以解决现有技术存在的耗能高、有价金属元素分离不彻底、操作步骤复杂、成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

（1）、将含有铝的废旧磷酸铁锂正极材料进行筛分处理，得到筛分料，此筛分料主要包括铝箔、正负极材料和粘结剂；

（2）、将步骤（1）得到的筛分料与辅料混合得到混合物料，所述辅料为碱、碳酸盐中的任意一种，或者两种任意比例的混合物；

（3）、将步骤（2）得到的混合物料进行焙烧得到焙烧物；

（4）、将步骤（3）得到的焙烧物与水混合后进行搅拌，然后过滤、洗涤得到第一滤液和滤饼，其中第一滤液为溶质为铝和钠、溶剂为水的溶液，由此通过第一滤液回收废旧锂电正极中的铝；

（5）将步骤（4）所得第一滤液静置，过滤得到高纯磷酸钠和第二滤液，其中第二滤液中溶质为铝、溶剂为水。

（6）向步骤（5）所得的第二滤液中添加硫酸，得到氢氧化铝固体。