一种废旧电池中六氟磷酸锂的处理工艺及应用的制作方法

本技术涉及电池回收，具体涉及一种废旧电池中六氟磷酸锂的处理工艺及应用。

背景技术：

1、随着新能源的发展，新能源电池广泛应用于新能源汽车，目前新能源电池主要以锂电池为主，锂电池的使用寿命一般在8年左右，近年来，锂电池的报废量达到百万吨以上，如何处理这些锂电池，成为新能源发展迫切需要解决的问题。

2、目前针对废旧锂电池的正负极材料的回收大家关注的比较多，但是针对电解液的回收关注的比较少，常规电解液一般为六氟磷酸锂(lipf6)的有机溶液，随着锂电池的报废，电解液中的锂、氟、磷等有价元素，需要进行回收。

3、六氟磷酸锂本身易分解，在常规的物理拆解过程中，会因为受热加剧这一现象，造成其分解成含氟的废气，如氟化氢等，排放到空气中从而造成环境的污染，同时其中的锂、氟、磷等回收率不高。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的技术问题，本技术提供了废旧电池中六氟磷酸锂的处理工艺及应用，旨在解决废旧电池拆解过程中，六氟磷酸锂易分解产生含氟气体造成环境污染，且六氟磷酸锂中的锂、氟、磷等无法完全回收的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种废旧电池中六氟磷酸锂的处理工艺，包括以下步骤：对废旧电池拆解所得电芯进行水刀切割，其后，将水刀切割后的电芯置于表面活性剂溶液中浸泡及分散处理，直至表面活性剂溶液的氟含量达到40～50g/l；将表面活性剂溶液和电芯水刀切割过程中所产生的废水相混合，经静置和分液得到有机相和水相，并对水相进行吸附和过滤，得到滤液；向滤液中添加碱性溶液，得到第一混合浆料，其后，将第一混合浆料进行固液分离，得到磷酸锂沉淀和第一混合溶液；向第一混合溶液中加入亚铁盐、酸性溶液和氧化剂，得到第二混合浆料，其后，将第二混合浆料进行固液分离，得到磷酸铁沉淀和第二混合溶液；向第二混合溶液中加入第一锂盐，并调节第二混合溶液的ph至4～5，其后，加入第二锂盐，得到第三混合浆料，并将第三混合浆料进行固液分离，得到氟化锂沉淀和第三混合溶液。

3、本技术中，通过对电芯进行水刀切割，水刀切割过程可以有效地避免电芯在有电容量时因为短路而造成的电芯冒烟、起火和爆炸，避免了安全风险，可以有效地对电芯进行降温，减少六氟磷酸锂的分解，同时，水刀切割的过程中，水充当溶剂可以吸收六氟磷酸锂分解产生的含氟气体，其后，将水刀切割后的电芯置于表面活性剂溶液中浸泡及分散处理，可充分将切割后的电芯中的电解液完全清洗出来并进行有效分散。

4、进一步地，本技术中，将表面活性剂溶液和电芯水刀切割过程中所产生的废水相混合，经过分相和过滤，将其中的有机物和其他固体粉末回收后，剩余的滤液加入碱液得到磷酸锂沉淀和含有磷酸根的第一混合溶液，从而可以回收锂和部分的磷。其后，向第一混合溶液中加入亚铁盐，在酸性条件下和氧化剂存在条件下，得到磷酸铁沉淀和第二混合溶液。其后，向第二混合溶液中加入锂盐，并调节ph以得到氟化锂沉淀和第三混合液。

5、本技术中，针对废旧电池电解液中的六氟磷酸锂所含的氟、锂和磷，可以实现完全回收，同时，也可避免含氟气体对环境的污染。

6、在一些实施例中，表面活性剂为油酸、硬脂酸、月桂酸及其钠盐中的一种或多种；和/或，表面活性剂溶液的浓度为0.05～0.2mol/l。

7、该实施例中，油酸、硬脂酸、月桂酸及其钠盐均来源广，成本低；表面活性剂溶液的浓度过高会引入过多杂质，导致后处理复杂，降低后续回收产品纯度，浓度过低无法达到有效分散的效果。

8、在一些实施例中，分散处理为超声处理，超声处理的条件包括：超声功率为10～30kw，超声波频率为30～50khz，超声处理10～30min。

9、该实施例中，通过控制超声处理条件，与表面活性剂配合，使电解液中的大部分溶剂也被转移到水相中，便于提高对电解液的回收利用率。

10、在一些实施例中，对水相进行吸附的步骤中，采用活性炭对水相进行吸附，活性炭的加入量为水相质量的1～3%。

11、该实施例中，通过活性炭对水相进行吸附，且控制活性炭的加入量，在控制成本的同时吸附去除杂质，提高后续生成的磷酸锂等产品的纯度。

12、在一些实施例中，向滤液中添加碱性溶液，得到第一混合浆料，其后，将第一混合浆料进行固液分离，得到磷酸锂沉淀和第一混合溶液的步骤，包括：在温度为40～60℃的条件下，向滤液中添加碱性溶液，直至滤液的ph为9～10，搅拌30～60min，得到第一混合浆料；对第一混合浆料进行固液分离，得到磷酸锂沉淀和第一混合溶液；其中，第一混合溶液中包含有氟盐和磷酸盐。

13、该实施例中，通过控制ph值在9～10，并配合40～60℃的反应温度和30～60min的搅拌时间，以形成磷酸锂的沉淀，从而回收锂和部分的磷。

14、在一些实施例中，向第一混合溶液中加入亚铁盐、酸性溶液和氧化剂，得到第二混合浆料，其后，将第二混合浆料进行固液分离，得到磷酸铁沉淀和第二混合溶液的步骤，包括：在温度为40～60℃的条件下，将亚铁盐、酸性溶液和氧化剂加入到第一混合溶液中，加入时间为30～60min，并控制反应后的第一混合溶液的ph为2～2.5；向反应后的第一混合溶液中加入酸性溶液，直至反应后的第一混合溶液的ph为1.5～2.0，其后，升温至90～100℃，并维持30～60min，得到第二混合浆料；将第二混合浆料进行固液分离，得到磷酸铁沉淀和第二混合溶液。

15、该实施例中，先在较高的ph和较低的温度下，实现亚铁离子的氧化和磷酸铁的初步形成，因为在较低温度下和较高的ph下，更有利于亚铁离子的氧化，且可以避免氧化剂剧烈的分解，其后，加入酸性溶液降低ph并进行升温处理，在较低的ph下实现磷酸铁的高温氧化，以避免磷酸铁沉淀在较高ph下少量转化成羟基磷酸铁沉淀，从而可以有效地提升所制备的磷酸铁的结晶度以及避免杂相的产生，进而得到致密程度高的磷酸铁。

16、在一些实施例中，亚铁盐包括硫酸亚铁或氯化亚铁中的一种或多种；和/或，酸性溶液包括硫酸或盐酸中的一种或多种；和/或，氧化剂包括双氧水或过氧化钠中的一种或多种；其中，第一混合溶液中磷酸根与亚铁盐中铁的摩尔比为1：（1.05～1.10），亚铁盐中铁与氧化剂的摩尔比为（1.05～1.10）：1。

17、该实施例中，所采用的亚铁盐、酸性溶液以及氧化剂均为常见工业原料，利于产业化。同时，通过控制磷酸根和亚铁盐中铁的摩尔比，并控制亚铁盐中铁与氧化剂的摩尔比，利于生成目标产物磷酸铁，在节约成本的同时，保证回收剩余的磷酸根。

18、在一些实施例中，得到氟化锂沉淀和第三混合溶液的步骤，包括：在温度为30～50℃的条件下，向第二混合溶液中加入第一锂盐，并调节第二混合溶液的ph至4～5，其后，加入第二锂盐，搅拌30～60min，得到第三混合浆料；将第三混合浆料进行固液分离，得到氟化锂沉淀和第三混合溶液；其中，第一锂盐包括碳酸锂，第二锂盐包括硫酸锂，第三混合浆料中锂和氟的摩尔比为1:（1.05～1.10）。

19、该实施例中，第一锂盐采用碳酸锂，既作为锂源，又能够调节第二混合溶液的ph至4～5，在该酸性环境下加入第二锂盐沉淀合成得到氟化锂，既可以保证氟化锂尽量沉淀完全，又可以避免引入其他杂质的沉淀，从而保证了氟化锂的纯度。

20、在一些实施例中，该工艺还包括：调节第三混合溶液的ph至7～8，并对第三混合溶液依次进行蒸发浓缩和冷却结晶，得到盐类化合物。

21、该实施例中，通过浓缩结晶，可以将其中的有效成分进行回收，同时也可以实现废水的减量化，此外，通过将额外引入的酸根以盐类化合物的形式回收利用，环保性好。

22、第二方面，本技术实施例提供一种上述处理工艺在回收废旧电池中六氟磷酸锂中的应用。

23、本技术中，利用上述处理工艺在回收废旧电池中六氟磷酸锂中进行应用，可以实现废旧电池电解液中六氟磷酸锂所含的氟、锂、磷的资源化利用，避免对环境的污染，且经济价值大。

24、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。