[发明专利]一种高杂质的磷酸铁锂废粉再生循环的方法

说明书

本发明公开了一种高杂质的磷酸铁锂废粉再生循环的方法，包括以下步骤：1)将高杂磷酸铁锂废粉煅烧除去粘结剂；2)采用过硫酸钾浸出，固液分离得到浸出液和浸出渣；3)浸出渣进行碱溶除铝，除铝后补充铁源、双氧水后用磷酸水热纯化，煅烧后得到磷酸铁产品；4)对浸出液调节pH除杂，加入Na₃PO₄提锂得到磷酸锂产品；5)磷酸铁和磷酸锂调整锂铁磷比例后球磨混料，高温烧结，重新制得磷酸铁锂。本发明简单实用，废水产生少，酸碱用量少，磷酸纯化液可回用，实现了羟基磷酸铁到磷酸铁的高效转变和磷酸铁锂废粉的锂、铁、磷组分综合利用，锂浸出率高，磷酸铁结晶度高和磷酸锂产品杂质含量低，再生的磷酸铁锂性能优异，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种高杂质的磷酸铁锂废粉再生循环的方法。

背景技术

磷酸铁锂电池凭借着优异的稳定性和安全性率先占据了电动汽车市场的半壁江山。由于磷酸铁锂较高的安全性能，在我国磷酸铁锂电池主要用应用于公共交通方面，客车中磷酸铁锂电池占比93％。磷酸铁锂电池在我国应用的较早，将更早的面临报废等问题。废旧磷酸铁锂动力电池中虽然不含有稀有元素，但蕴含着丰富的锂、铁、铜、铝等元素，并且我国锂资源缺乏，锂辉石品位较低，质量不稳定，矿石主要依赖与进口。回收废旧锂电池中锂资源等金属元素可以减少资源的浪费，较好地缓解锂资源的进口压力，同时促进我国锂电池产业良性发展。但面对越来越激烈的市场竞争，提升产品的竞争力，降低原料成本及拓宽原料来源也很关键，随着早期服役的磷酸铁锂电池进入大规模报废期，会产生大量磷酸铁锂废料，这些磷酸铁锂废料大部分铜铝含量较高(高杂物料)，难以直接再生，需要预先处理得到铁锂产物后再制备成磷酸铁锂。因此，开发高效的选择性分离技术，降低成本与环境负荷对我国磷酸铁锂回收市场有着重要意义。

目前磷酸铁锂正极回收的主要方法主要有两种：高温固相再生法和酸碱浸出法。前者方法将磷酸铁锂简单高温处理烧去PVDF后再进行补锂补碳，混料后固相再生，如CN102280673A，CN 110828887A公布了废旧磷酸铁锂再生的工艺条件。火法再生虽然简单但能耗量较高，且再生后的磷酸铁锂杂质难以掌控，回收工艺难以调控，易造成电化学性能不稳定，加工性能不一致。湿法回收则是利用酸或碱将铁与锂选择性浸出到溶液中，再进行沉锂和沉铁。如CN 108110357 A公布了一种利用稀酸处理磷酸铁锂的方法，虽然流程简单，回收率高，产品纯度高，但无法处理杂质含量较高的磷酸铁锂废粉。且在其他湿法回收磷酸铁锂方法中存在除杂步骤过多，造成流程过长，酸碱耗量大等缺陷。

综上所述，现有的回收技术大多存在工艺冗杂、回收成本高、锂铁回收率较低、废水难以处理等问题。

发明内容

针对现有废旧磷酸铁锂回收技术中存在工艺冗杂、回收成本高、锂铁回收率较低且回收产物磷酸铁不纯的问题，本发明提供一种高杂质的磷酸铁锂废粉再生循环的方法，该方法操作简单，使用试剂常见，浸出剂酸碱用量少，磷酸纯化液可回用，成本低，锂回收率高，磷酸铁产物纯度高且铁磷比符合电池级磷酸铁的要求，重新制得的磷酸铁锂性能好。

为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种高杂质的磷酸铁锂废粉再生循环的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：惰性气氛下，将高杂磷酸铁锂废粉煅烧去除粘结剂后得到废旧磷酸铁锂废粉；

步骤(2)：将步骤(1)得到的废旧磷酸铁锂废粉用过硫酸钾溶液搅拌浸出，固液分离后得到浸出液和浸出渣；

步骤(3)：对步骤(2)得到的浸出渣进行碱溶除铝，固液分离后得除铝滤渣；

步骤(4)：步骤(3)得到的除铝滤渣补充铁源与双氧水，再用磷酸进行水热纯化，固液分离后得纯化滤渣；

步骤(5)：空气气氛下，将步骤(4)得到的纯化滤渣进行煅烧，得电池级FePO₄产物；