磷酸锂铁电池的回收方法与流程

本发明关于一种磷酸锂铁电池的回收方法，特别是指一种回收废弃磷酸锂铁电池中有价金属如铜、铝、锂、铁的方法。

背景技术：

1、磷酸锂铁(化学式lifepo4，英文lithium iron phosphate，又称磷酸铁锂、锂铁磷，简称lfp)，是一种锂离子电池的正极材料。以磷酸锂铁作为正极材料，碳作为负极材料的电池称为磷酸锂铁电池、锂铁电池。此电池特色是不含钴等贵重元素，且磷、铁存在于地球的资源含量丰富，原料价格低且较无缺料问题。其工作电压3.3v、单位重量电容量为170mah/g、具高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高。

2、由于磷酸锂铁电池的成本低廉(不需要钴)、安全性高等优点，其广泛用于电动汽车的动力电池。随着使用量提高，自然也产生许多废弃物。为了达成sdgs永续发展目标、避免开采原矿破坏环境，各国也开始制定电池类产品添加再生料的标准。目前国际上对于废弃的磷酸锂铁电池，常见的回收处理方法包括火法及湿法。火法是以1000至2000℃的高温燃烧，将废弃物熔化成金属合金后，再进行分离回收，整体回收率仅32-50％，过程繁琐耗能，且在过程中会产生大量二氧化碳或毒性气体。湿法则是将磷酸锂铁电池的正极材料拆分出来后，以磷酸、盐酸加双氧水等溶剂溶出锂离子和铁离子后，再以沉淀法回收。虽然具有较高的回收率(<70％)，然需针对废弃电池进行拆分处理，不但需要额外人力且相当费时，且需使用大量溶剂(液固比>10)如磷酸、盐酸、双氧水，在溶解过程中更会产生大量有毒、刺激气体，相当不环保。

3、因此，需要提供一种操作简易、安全、环保且回收率高的磷酸锂铁电池回收方法。

技术实现思路

1、根据本发明实施例，提供一种磷酸锂铁电池的回收方法，包括下列步骤：i)取得包含磷酸锂铁电池废弃物的粉末；ii)去除该粉末中的铜及铝；iii)以硝酸溶解步骤ii)的该粉末；iv)于步骤iii)的溶液中加入碳酸，并分离碳酸锂沉淀物；以及以减压蒸馏移除步骤iv)的剩余液相，获得硝酸铁结晶。

2、实施例中，步骤ii)是使用重力分选方式去除该粉末中的铜。

3、实施例中，步骤ii)是使用涡电流分选方式去除该粉末中的铝，且除铝步骤在除铜步骤后进行。

4、实施例中，步骤iii)中加入的硝酸浓度为1至10m，硝酸与该粉末的液固比(ml:g)为1:1至5:1，且溶解温度为15至90℃。

5、实施例中，步骤iii)中硝酸对该粉末中的锂、铁提取率达99wt％以上。

6、实施例中，所述回收方法更包括步骤iv-1)：还原该碳酸锂沉淀物为锂金属。

7、实施例中，步骤iv)的温度为50至80℃。

8、实施例中，步骤iv)的锂回收率达94wt％以上。

9、实施例中，所述回收方法更包括步骤v-1)：还原该硝酸铁结晶物为铁金属。

10、实施例中，步骤v)的减压蒸馏真空度为-700至-750torr，且温度为50至90℃。

11、实施例中，步骤v)的铁回收率达99wt％以上。

12、实施例中，步骤v)获得的蒸馏液为硝酸水溶液。

13、实施例中，步骤i)的该粉末是由废弃磷酸锂铁电池经放电、破碎及/或粉碎处理后获得。

14、为使本发明的上述及其他方面更为清楚易懂，下文特举实施例，配合所附图式做详细说明。

技术特征：

1.一种磷酸锂铁电池的回收方法，包括下列步骤：

2.如权利要求1所述的回收方法，其中步骤ii)是使用重力分选方式去除该粉末中的铜。

3.如权利要求1或2所述的回收方法，其中步骤ii)是使用涡电流分选方式去除该粉末中的铝，且除铝步骤在除铜步骤后进行。

4.如权利要求1所述的回收方法，其中步骤iii)中加入的该硝酸浓度为1至10m，该硝酸与该粉末的液固比(ml:g)为1:1至5:1，且溶解温度为15至90℃。

5.如权利要求4所述的回收方法，其中步骤iii)中该硝酸对该粉末中的锂、铁提取率达99wt％以上。

6.如权利要求1所述的回收方法，更包括步骤iv-1)还原该碳酸锂沉淀物为锂金属。

7.如权利要求1所述的回收方法，其中步骤iv)的温度为50至80℃。

8.如权利要求7所述的回收方法，其中步骤iv)的锂回收率达94wt％以上。

9.如权利要求1所述的回收方法，更包括步骤v-1)还原该硝酸铁结晶物为铁金属。

10.如权利要求1所述的回收方法，其中步骤v)的减压蒸馏真空度为-700至-750torr，且温度为50至90℃。

11.如权利要求10所述的回收方法，其中步骤v)的铁回收率达99wt％以上。

12.如权利要求1所述的回收方法，其中步骤v)获得的蒸馏液为硝酸水溶液。

13.如权利要求1所述的回收方法，其中步骤i)的该粉末是由废弃磷酸锂铁电池经放电、破碎及/或粉碎处理后获得。

技术总结本发明提供了一种磷酸锂铁电池的回收方法。此方法包括下列步骤：i)取得包含磷酸锂铁电池废弃物的粉末；ii)去除该粉末中的铜及铝；iii)以硝酸溶解步骤ii)的该粉末；iv)于步骤iii)的溶液中加入碳酸，并分离碳酸锂沉淀物；以及以减压蒸馏移除步骤iv)的剩余液相，获得硝酸铁结晶。本发明能对磷酸锂铁电池废弃物有价金属铜、铝、锂、铁进行有效回收，平均回收率达94％以上，较传统湿法回收效果更佳。回收过程中无需先行拆除电池正极材料，去除铜及铝后再进行酸溶时能大幅减少浸渍液用量，酸溶浸渍液在后续过程可回收再利用，是一种操作简易、安全、环保且回收率高的磷酸锂铁电池回收方法。技术研发人员：许景翔,胡家豪受保护的技术使用者：优胜新能源再生科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12