一种用废旧电池制备磷酸铁锂的方法与流程

本公开涉及锂电池材料，具体地，涉及一种用废旧电池制备磷酸铁锂的方法。

背景技术：

1、lifepo4(lfp)作为一种橄榄石型锂电池正极材料，由于其优异的热稳定性、长循环寿命、低成本等特点，被广泛应用于电动汽车中。而在磷酸铁锂型动力锂电池中，正极材料成本约占电池成本的40％，因此，为了进一步降低生产的成本同时兼顾可持续性和循环性能，对正极材料的回收再利用具有重要的意义。正极材料的回收，一般通过高温焙烧、碱溶解、酸浸出等分离沉淀方法，以回收具有经济价值的锂元素为主的锂盐。然而，在实际回收过程中，由于化学试剂的大量使用以及废水、废气的再处理，大大增加了运营成本，抵消甚至超过了所得到的锂化合物的价值。因此，有必要进行技术创新，更加有效地回收废旧锂电池中的材料。

2、cn115312897a公开了一种磷酸铁锂正极材料的回收方法，方法具体包括：对废旧磷酸铁锂进行脱胶处理，得到磷酸铁锂回收料；将所述磷酸铁锂回收料与还原剂混合，加入锂源，并置于流化床反应器中反应；对反应后物质进行第一段高温过滤系统过滤得到第一过滤物；对所述第一过滤物进行第二段高温过滤系统过滤，同时喷入碳源，碳源气化后包覆在磷酸铁锂表面，过滤后得到修复的磷酸铁锂。该申请采用流化床反应系统，将锂源融为熔盐态，虽然可以使反应物充分混合，但是高温过于耗能，经济效应受到很大的影响。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种用废旧电池制备磷酸铁锂的方法，该方法以废旧电池作为原材料，工艺条件简单，耗能低，绿色环保且锂的回收率高，可以实现废旧电池材料的内部循环。

2、为了实现上述目的，本公开提供一种用废旧电池制备磷酸铁锂的方法，所述方法包括如下步骤：

3、s1、对废旧磷酸铁锂电池进行充电，然后拆解出正极极片和负极极片；从正极极片中提取正极敷料；将负极极片与水接触反应，得到富锂卤水；

4、s2、将所述正极敷料与所述富锂卤水接触反应，得到反应后的混合物料；

5、s3、将所述反应后的混合物料进行微波辐射处理，得到浓缩后的固体；

6、s4、对所述浓缩后的固体进行煅烧处理。

7、可选地，所述充电包括在恒流恒压下对所述废旧磷酸铁锂电池充电，截止电压高于额定电压0.5～0.7v。

8、可选地，所述正极敷料的粒径为1～10mm，优选为1～5mm；所述正极敷料的残锂量为0.5质量％以下，所述正极敷料中铝元素的重量含量为1％以下。

9、可选地，步骤s1中，负极极片与水接触反应的条件包括：温度为40～60℃，优选为45～55℃；时间为30～60s，优选40～50s；

10、相对于所述正极敷料中0.1质量％的残锂量，所述富锂卤水的浓度为0.75～1.7g/l，优选为1～1.7g/l。

11、可选地，步骤s2中，所述正极敷料与所述富锂卤水接触反应的条件包括：接触温度为70～80℃，优选为73～77℃；接触时间为4～8h，优选为6～8h。

12、可选地，步骤s3中，所述微波辐射处理包括在微波功率为400～600w下，将反应后的混合物料进行浓缩，然后分离得到所述浓缩后的固体和残液，所述残液中锂的含量为0.15g/l以下；所述微波功率优选为450～550w。

13、可选地，步骤s4中，所述煅烧为梯级煅烧，所述梯级煅烧包括在惰性气氛下，于第一温度进行第一级煅烧，再升温至第二温度进行第二级煅烧；

14、所述第一温度为300～400℃，优选为320～370℃；第一级煅烧的时间为2～4h，优选为3～4h；所述第二温度为700～1000℃，优选为750～850℃；第二级煅烧的时间为4～7h，优选为4～6h；所述升温的速率为1～10℃/min，优选为3～6℃/min；

15、所述惰性气氛包括氮气和/或氩气。

16、可选地，所述方法还包括：步骤s3中，在进行所述微波辐射处理前，将所述反应后的混合物料进行固液分离，得到含磷酸铁锂的第一固体和含锂的第一溶液，对所述含锂的第一溶液进行除杂处理；

17、所述除杂处理包括向所述含锂的第一溶液中加入吸附树脂进行吸附沉降，分离沉降物，得到除杂后的第一溶液，使所述含磷酸铁锂的第一固体和所述除杂后的第一溶液混合后进行所述微波辐射处理。

18、可选地，所述吸附树脂为聚丙烯酸酯树脂、磺酸基树脂和螯合树脂中的一种或多种，优选为聚丙烯酸酯树脂；所述聚丙烯酸酯树脂的颗粒粒径为5～20mm。

19、可选地，所述方法还包括：步骤s3中，进行所述微波辐射处理前，向所述反应后的混合物料中加入饱和碳酸盐溶液；

20、所述饱和碳酸盐溶液中的碳酸根与所述富锂卤水中的锂离子摩尔比为1：1～3。

21、通过上述技术方案，本公开以废旧电池为原料，对其先充电然后再拆解出正负极极片，利用负极极片水浸得到的富锂卤水与正极极片中提取的正极敷料反应，并对反应物料进行微波辐射处理以及煅烧处理，得到磷酸铁锂。通过上述方法能够将废旧电池中的li充分提取出来，提高了li的回收率，从而无需额外补充li源即制备磷酸铁锂。本公开的方法操作简单，工艺条件温和，耗能低，绿色环保且锂的回收率高，可以实现废旧电池材料充分回收利用。

22、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种用废旧电池制备磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述充电包括在恒流恒压下对所述废旧磷酸铁锂电池充电，截止电压高于额定电压0.5～0.7v。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述正极敷料的粒径为1～10mm，优选为1～5mm；所述正极敷料的残锂量为0.5质量％以下，所述正极敷料中铝元素的重量含量为1％以下。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s1中，负极极片与水接触反应的条件包括：温度为40～60℃，优选为45～55℃；时间为30～60s，优选40～50s；

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s2中，所述正极敷料与所述富锂卤水接触反应的条件包括：接触温度为70～80℃，优选为73～77℃；接触时间为4～8h，优选为6～8h。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s3中，所述微波辐射处理包括在微波功率为400～600w下，将反应后的混合物料进行浓缩，然后分离得到所述浓缩后的固体和残液，所述残液中锂的含量为0.15g/l以下；所述微波功率优选为450～550w。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s4中，所述煅烧为梯级煅烧，所述梯级煅烧包括在惰性气氛下，于第一温度进行第一级煅烧，再升温至第二温度进行第二级煅烧；

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：步骤s3中，在进行所述微波辐射处理前，将所述反应后的混合物料进行固液分离，得到含磷酸铁锂的第一固体和含锂的第一溶液，对所述含锂的第一溶液进行除杂处理；

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述吸附树脂为聚丙烯酸酯树脂、磺酸基树脂和螯合树脂中的一种或多种，优选为聚丙烯酸酯树脂；所述聚丙烯酸酯树脂的颗粒粒径为5～20mm。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：步骤s3中，进行所述微波辐射处理前，向所述反应后的混合物料中加入饱和碳酸盐溶液；

技术总结本公开涉及一种用废旧电池制备磷酸铁锂的方法，该方法包括以下步骤：S1、对废旧磷酸铁锂电池进行充电，然后拆解出正极极片和负极极片；从正极极片中提取正极敷料；将负极极片与水接触反应，得到富锂卤水；S2、将所述正极敷料与所述富锂卤水接触反应，得到反应后的混合物料；S3、将所述反应后的混合物料进行微波辐射处理，得到浓缩后的固体；S4、对所述浓缩后的固体进行煅烧处理。本公开的方法以废旧电池作为原材料，无需将锂盐熔融处理，耗能低，工艺条件简单，绿色环保且锂的回收率高，可以实现废旧电池材料的内部循环。技术研发人员：葛明强,姬曦威,万维康,谭友斌,尹小强受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20