[发明专利]一种低铜铝的磷酸铁锂黑粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低铜铝的磷酸铁锂黑粉及其制备方法，首先将废旧的磷酸铁锂电池进行初步的预处理，得到无电解液、无隔膜的破碎料，通过铁盐溶液对正负极片进行脱附、浸泡除铝、醇洗深度除铝的工艺，一方面，回收得到了高价值的铜铝箔，另一方面，制取了无铝的磷酸铁锂黑粉，可满足后续的酸液浸出及再生利用对铝杂质的要求。

技术领域

本发明属于锂电池回收技术领域，具体涉及一种低铜铝的磷酸铁锂黑粉及其制备方法。

背景技术

磷酸铁锂动力电池的安全性高，可快速充电且循环次数能达到2000次，具有很好的安全性能，逐渐成为电动汽车用动力电池的新选择。随着磷酸铁锂动力电池市场占有量和报废量的日益上升，废旧磷酸铁锂动力电池中的磷酸铁锂回收利用也成为动力电池回收的重点内容之一。在多种锂动力电池中，只有磷酸铁锂动力电池正极材料不含贵金属，而是主要由铝、锂、铁、磷和碳元素组成。正因如此，企业对磷酸铁锂的回收利用并不热心，针对磷酸铁锂动力电池回收的研究也比较少。

目前废旧磷酸铁锂动力电池的回收主要以湿法工艺为主，通过酸浸法将预处理后的废旧磷酸铁锂活性材料溶解，然后净化除铝、铜等杂质元素，最后回收浸出液中的金属元素。铝离子作为硫酸浸出液中的杂质元素，在后续以磷酸铁、碳酸锂前驱体的形式回收金属元素时，由于铝杂质元素的引入会影响其电化学性能。

中国专利CN106910889A公开了一种从废旧磷酸铁锂电池中再生正极活性物质的方法，具体公开了一种将正极活性材料浸出液除铜后再在pH至3-5下除铝的方法，该方法通过向酸性体系中添加碱金属氢氧化物，旨在将体系中的Al³⁺以Al(OH)₃的形式沉淀，该方法除铝效果不理想，酸性体系中碱金属氢氧化物的加入，会导致体系中局部pH偏高，白色的Fe₃(PO₄)₂沉淀生成，导致PO₄^3-、Fe²⁺的大量损失，且达不到很好除Al³⁺杂质的目的。

废旧磷酸铁锂也可直接再生利用，工艺流程可总结归纳为：电池拆解、极片分拣→废旧LFP从极片剥离→成分调控→修复再生。但都没有考虑在修复再生的工序以前除掉铜铝杂质，导致这样回收得到的磷酸铁锂的铝铜严重超标，无法在工业化生产上推广。

中国专利CN107540004B公开了一种废旧磷酸铁锂电池正极粉料回收电池级碳酸锂的方法，采用碱压煮浸出的方式，不仅大幅提高锂的浸出率，同时，可以大幅减少杂质金属的影响，为后续除杂提供便利。然而，铝与氢氧化钠的反应速率极为缓慢，且在破碎料中，存在大量的铝箔，对氢氧化钠的消耗量非常大，后续调液需要大量的酸来中和，同时铝箔的价值无法回收。

因此，亟需一种能够处理铝箔并回收得到无铝的黑粉处理料，即可满足后续的酸液浸出又能满足再生利用等两种工艺对铝杂质的要求，又能回收得到成型的高价值铝箔。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种低铜铝的磷酸铁锂黑粉及其制备方法，该方法将磷酸铁锂废旧电池回收后，进行盐洗脱附并深度除铝，得到无铝的磷酸铁锂黑粉，以满足后续工艺要求。

根据本发明的一个方面，提出了一种低铜铝的磷酸铁锂黑粉，所述磷酸铁锂黑粉来自废旧的磷酸铁锂电池，其外观为黑色，铁元素含量≥17.0wt％，磷元素含量≥9.0wt％，锂元素含量≥2.2wt％，铜元素含量≤0.05wt％，铝元素含量≤0.05wt％。

在本发明的一些实施方式中，所述磷酸铁锂黑粉的颗粒度≤0.25mm。

本发明还提供所述低铜铝的磷酸铁锂黑粉的制备方法，包括以下步骤：

S1：废旧磷酸铁锂电池经放电、拆解和破碎，所得破碎料进行预处理去除电解液和隔膜，得到预处理物料；