[发明专利]一种光辅助的废弃磷酸铁锂电池中金属锂的回收方法

说明书

本发明公开了一种光辅助的废弃磷酸铁锂电池中金属锂的回收方法，包括以下步骤：步骤1、制备LAGP膜片；步骤2、制备TiO2光电极；步骤3、电解池装配；步骤4、向反应池中添加的废弃LiFePO4粉末，通电即可回收锂。本发明具有能耗低，工艺简单，绿色环保，高活性，高稳定性，成本低易于工业化，应用范围广等优势。

技术领域

本发明涉及一种金属锂回收方法，尤其涉及一种利用光照辅助，在废弃磷酸铁锂(LiFePO₄)电池的电极中回收金属锂的方法，属于废弃资源回收技术领域。

背景技术

锂作为21世纪新型的绿色能源材料，被广泛应用于与人类的生产生活息息相关的各个领域，包括制药业、轻化工业、核电、航空航天等。随着能源危机的加剧、人类环保意识的增强，锂离子电池因其比容量高、循环寿命长等优点，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和智能电网中，从而导致锂离子动力电池的市场需求急剧增加。

近年来，锂离子动力电池已经被大规模应用于新能源汽车、电动公交车和自行车等交通工具。退役锂离子动力电池中正极材料所含有的有价金属如锂、钴、镍等属于稀缺资源，回收价值高，如果处理不当，将会造成资源的极大浪费和环境污染。

磷酸铁锂(LiFePO₄)电池因其比容量高、成本低、热安全性好、寿命长等优点，被认为是电动汽车或固定储能的理想选择之一。随着LiFePO₄的大量消耗，到2021年，仅中国就将生产9400吨废弃的LiFePO₄电池。废弃LiFePO₄电池中的锂资源回收被认为是防止资源枯竭和环境污染的最佳选择之一。

目前，人们已研发了大量的方法用于废弃磷酸铁锂电池中的锂资源回收，如酸浸法、生物浸出法、机械化学诱导浸出法、取代反应浸出法、电解法等。其中，电解法因其简单易行、成本低、环境友好等优势被广泛应用于锂资源的回收，如阴离子膜浆液电解法、化学氧化反应浸出法等。

目前的回收工艺普遍针对某一类型锂离子动力电池，通过采用拆解破碎、高温熔融和湿法浸出等一系列组合步骤进行锂、钴、镍等关键金属的逐一提取，从而导致后端流程过长，金属损失过多，收率不佳，运行成本和环境污染增大。尤其是拆解破碎后混合物中所含有的铝属于两性金属，容易在浸出提取过程中妨碍其它金属回收。铝在前期的高效分离对于简化后续正极活性物质的回收及关键金属的提取有着至关重要的作用，影响着工艺流程及其成本。目前工业上基本采用碱性溶液或N-甲基吡咯烷酮(NMP)进行铝箔与正极活性物质的分离，前者容易造成锂、铝等金属流失，后者使用有机溶剂，价格高昂，废水量大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中存在的不足，提供一种利用光照辅助，在废弃磷酸铁锂电池的电极中回收金属锂的方法。

为了实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

一种光辅助的废弃磷酸铁锂电池中金属锂的回收方法，包括以下步骤：

步骤1、制备LAGP膜片

1.1、将商业化的LAGP(Li1.5Al0.5Ge1.5P3O12)粉末研磨后，在压片机中压制成薄片；

1.2、另外取同样研磨后的LAGP粉末覆盖在步骤1.1所制备的薄片上，并将其一并在900℃下煅烧6个小时，制备得到LAGP膜；

步骤2、制备TiO2光电极

2.1、将TiO2粉末分散于超纯水中，制备得到的TiO2分散液；

2.2、取制备的上述分散液均匀地涂覆在氟掺杂的SnO2导电玻璃(FTO)的导电面，自然风干后，即可得到TiO2光电极；

步骤3、电解池装配

3.1、采用的光辅助的液流电解回收装置由阴极室、LAGP膜、阳极室和化学反应池组成；