[发明专利]一种前置提锂的废旧磷酸铁锂电池正负极混粉的回收方法

说明书

本发明涉及一种前置提锂的废旧磷酸铁锂电池正负极混粉的回收方法，包括如下步骤：步骤1，前端除铝：回收的废旧磷酸铁锂电池正负极混粉，采用液碱浸出铝，去除混粉材料中的铝杂质；步骤2，优先提锂：除铝后的废旧磷酸铁锂电池正负极混粉，采用稀硫酸和氧化还原剂浸出锂和氧化二价铁及还原高价钴锰；步骤3，酸浸磷铁：浸锂后的磷铁渣，采用高浓度硫酸浸出铁和磷；步骤4，调值沉淀：分离的磷铁浸出液，采用液碱调整pH值，沉淀出粗磷酸铁；步骤5，转化提纯：分离的粗磷酸铁，采用硫酸重新浸出磷酸铁，液碱调值沉淀，完成转化。本发明采用前端除铝‑优先提锂‑酸浸磷铁‑调值沉淀‑转化提纯五步，实现废旧磷酸铁锂粉的全组分资源化再生利用。

技术领域

本发明属于废旧锂离子电池回收处理技术领域，特别涉及一种前置提锂的废旧磷酸铁锂电池正负极混粉的回收方法。

背景技术

1997年，文献首次报道橄榄石结构的磷酸铁锂可以作为锂离子电池的正极材料，磷酸铁锂具有170mAh/g的理论比容量和3.5V的对锂充电平台，与传统锂离子电池材料相比，具有原料来源广泛、安全性能突出、循环性能好、热稳定性好、成本低、无环境污染等特点，是动力锂电池的理想材料。我国是世界上最大的锂离子电池生产国，铁锂电池在国内电动汽车的市场占有率约为45％左右。锂离子电池经过约2000次循环充放电后，电池内部结构会发生不可逆的改变，会堵塞Li+扩散的通道，最终导致锂离子电池的失活报废。

虽然磷酸铁锂电池是一种绿色能源，不含有镉、镍、铅等有毒重金属，但是如不妥善处理，仍会造成严重的环境问题。目前废磷酸铁锂电池回收的研究主要集中在正极材料上。放电完全的锂离子电池中锂元素主要存在于电池的正极，同时在电池生产过程中产生的正极废料也有重要的回收价值，因此，对磷酸铁锂电池中正极废料的处理工艺的研究是磷酸铁锂电池及其生产废料的回收与资源化的关键问题。

目前对废正极活性物质的回收的主流工艺为湿法工艺，主要思路为将废料中的金属离子浸出，然后通过分步沉淀分离转化为纯度较高磷酸铁、氢氧化铁、碳酸锂、磷酸锂等工业原料。

目前湿法工艺存在的问题为工艺流程较长，影响因素较多，产生大量废酸碱溶液，造成二次污染，增加后续处理难度，含磷废水零排处理成本高昂。使用磷酸体系浸出，以磷酸铁和磷酸锂形式回收金属元素的方法可以大幅度减少混合酸的产生，但是由于磷酸根影响磷酸铁锂的溶解平衡，使铁离子和锂离子的浸出率偏低，需要添加浸提剂和球磨、涡流等方式提高金属离子的浸出率，将进一步提高药剂成本、设备成本和电力成本。

中国专利《酸浸法回收处理废旧磷酸铁锂正极材料的方法》(授权公告号CN106684485B)所主要采用的酸浸法回收废旧磷酸铁锂正极材料过程中，废旧磷酸铁锂正极材料采用酸浸后，通过添加氧化剂、调节pH值得到磷酸铁和含锂滤液。该发明的工艺过程适用的废旧磷酸铁锂正极材料范围较窄、原料要求纯度高，没有考虑且实际生产中的原料多为含铝、镍、钴、锰、包覆碳层等杂质的正极粉，实际可执行度不高。工艺中不包含除杂过程，会直接降低产品的经济价值。

公布的专利申请书《一种回收废旧磷酸铁锂粉的方法》(申请公布号：CN113023703A)采用了盐酸体系浸出，调值沉淀磷酸铁，滤液回收电池级碳酸锂，浓盐酸重溶精制磷酸铁工艺。此工艺虽然考虑了再生磷酸铁产品杂质过高需要重溶精制的问题，但是采用盐酸体系具有挥发性，以及强腐蚀性的问题。此外，滤液内的铁磷等杂质依然会影响碳酸锂产品的纯度，该工艺没有考虑到铝杂质的去除过程。

针对上述问题，特此提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种前置提锂的废旧磷酸铁锂电池正负极混粉的回收方法，旨在解决实际生产中的废旧磷酸铁锂粉杂质种类多、产品提纯难、废水污染重等关键问题，能切实有效的应用于生产实践中，实现废旧磷酸铁锂粉的全组分资源化再生利用，提高废旧磷酸铁锂的利用价值。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：