[发明专利]一种磷酸锰铁锂电池正极材料的回收利用方法

说明书

本发明公开了一种磷酸锰铁锂电池正极材料的回收利用方法，涉及废旧动力电池回收利用技术领域，先将磷酸锰铁锂电池正极材料溶于氧化性酸溶液中，经氧化反应得到氧化酸化浆料，再经过滤得到富锂溶液和锰铁渣，锰铁渣为氧化锰和磷酸铁的混合物；富锂溶液经除杂得到富锂净化液，富锂净化液经碳酸钠沉淀得到碳酸锂；锰铁渣加氢氧化钠焙烧，所得焙烧料加水溶解得到水溶焙烧料，水溶焙烧料经过滤得到锰酸钠溶液和磷酸铁；锰酸钠溶液加还原剂经氧化还原反应得到二氧化锰。本发明实现了磷酸锰铁锂的全组分回收，最终得到碳酸锂、磷酸铁和氧化锰产品。

技术领域：

本发明涉及废旧动力电池回收利用技术领域，具体涉及一种磷酸锰铁锂电池正极材料的回收利用方法。

背景技术：

LiFePO₄以价格低廉、产量丰富、循环稳定性好等原因被认为是具有发展前景的锂离子电池正极材料之一，但由于使用电压仅3.2V、倍率性能不足、电导率低等原因不能满足高能量动力电池的要求而限制了其进一步发展。LiMnPO₄相对于LiFePO₄而言循环稳定性较弱，但是具有使用电压较高(3.8V)、自放电率低、材料成熟、成本低的特点。根据动力电池要求特性，将Fe和Mn两者相结合，采用Mn掺杂的LiFePO₄作为锂离子电池正极材料-磷酸锰铁锂，在这种材料中Mn³⁺/Mn²⁺4.0V左右工作电压能够实现Li嵌入和脱出，更具有前景的是市场上通用电解液能够在4.0V电压范围内保持稳定不分解，也不会因为电压过低而降低比能量，因此磷酸锰铁锂正极材料的广泛应用也成为必然。

随着磷酸锰铁锂电池正极材料的广泛应用，对废旧磷酸锰铁锂电池正极材料的回收成为一项重要的工作，如何实现磷酸锰铁锂中锂、铁和锰的单独分离是废旧磷酸锰铁锂电池正极材料回收的研究热点。本公司开发出一种磷酸锰铁锂电池正极材料的回收利用方法，能够实现磷酸锰铁锂的全组分回收，最终得到碳酸锂、磷酸铁和氧化锰产品。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能实现磷酸锰铁锂的全组分回收，最终得到碳酸锂、磷酸铁和氧化锰产品的磷酸锰铁锂电池正极材料的回收利用方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种磷酸锰铁锂电池正极材料的回收利用方法，先将磷酸锰铁锂电池正极材料溶于氧化性酸溶液中，经氧化反应得到氧化酸化浆料，再经过滤得到富锂溶液和锰铁渣，锰铁渣为氧化锰和磷酸铁的混合物；富锂溶液经除杂得到富锂净化液，富锂净化液经碳酸钠沉淀得到碳酸锂；锰铁渣加氢氧化钠焙烧，所得焙烧料加水溶解得到水溶焙烧料，水溶焙烧料经过滤得到锰酸钠溶液和磷酸铁；锰酸钠溶液加还原剂经氧化还原反应得到二氧化锰。

所述磷酸锰铁锂电池正极材料包括失效的磷酸锰铁锂材料、从磷酸锰铁锂电池中分离出来的正极材料以及从极片和边角料中分离出来的正极材料。

所述氧化性酸溶液为过硫酸钠溶液。

所述除杂操作为利用氢氧化钠调节富锂溶液pH值至7-9以除去微量锰离子，再用氢氧化钠调节pH值至11。

所述碳酸钠为碳酸钠固体或者碳酸钠溶液。

所述氢氧化钠为氢氧化钠固体。

所述焙烧温度为450-500℃。

所述还原剂为三氧化二锰。

所述过硫酸钠的用量为化学计量比的1.05-1.1倍。

所述氢氧化钠的用量为化学计量比的1.05-1.1倍。

所述还原剂的用量为化学计量比的1.1-1.2倍。

所述氧化反应在不锈钢容器中进行，反应完成后对不锈钢容器进行清洗，清洗液由清水加助洗剂配制而成。