[发明专利]一种含磷酸铁锂的废旧物料的分离回收方法

说明书

本发明公开了一种含磷酸铁锂的废旧物料的分离回收方法，包括以下步骤：(1)将含磷酸铁锂的废旧物料与含氯试剂进行焙烧，得到焙烧渣和焙烧烟气；(2)将所述焙烧烟气进行分步冷凝，分别得到氯化亚铁和氯化铝；用水或水溶液对所述焙烧渣进行浸出，得到富锂浸出液和含铜浸出渣。本发明采用氯化焙烧处理含磷酸铁锂的废旧物料，在焙烧过程中，铁、铝以气体的形式挥发，避免了其进入后续含锂、磷溶液中，降低了后续分离纯化难度。

技术领域

本发明属于废旧电池资源综合利用领域，尤其涉及一种含磷酸铁锂的废旧物料的分离回收方法。

背景技术

随着磷酸铁锂技术的不断升级，其在新能源汽车领域的应用占比越来越大，相关数据表示，磷酸铁锂电池2021年7月装车量超过三元锂电池。磷酸铁锂电池在电动车中的使用寿命通常为5～8年，随着装载磷酸铁锂的新能源车投入市场，导致废旧磷酸铁锂离子电池的数量也将逐年增加。

废旧磷酸铁锂正极材料回收利用可分为火法和湿法回收两种路线。火法回收工艺，有学者在500℃氮气保护下，将废旧磷酸铁锂材料进行热分解，实现了LiFePO₄正极材料的回收；有学者采用NaOH溶解废旧磷酸铁锂材料，分离铝箔、溶解电解质等物质后，在高温下球磨、筛分和热处理碱溶渣，使电池中的LiFePO₄正极材料再生。火法处理工艺主要存在的问题是对于废旧材料的前处理要求严苛，需要进行严格的除杂以避免杂质残留，影响合成材料的电化学性能。湿法处理废旧磷酸铁锂的主要步骤为：①碱熔法溶解铝箔，分离得到富含LiFePO₄的处理渣；②对处理渣进行酸浸将LiFePO₄浸出，浸出试剂主要为H₂SO₄、HNO₃或H₂O₂；③对浸出液进行除铁，主要是采用NaOH和NH₃·H₂O将溶液中的铁转化为Fe(OH)₃；④向除铁后的溶液中加入Na₂CO₃沉锂，过滤分离后得到Li₂CO₃。湿法处理工艺主要存在的问题是在于沉淀得到的锂盐纯度难以控制，并且正极材料中与锂共存的铝、铜、铁等金属将被同步浸出，为了得到合格的碳酸锂产品，需实现上述几种金属同步脱除，难度极大，回收成本非常高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种含磷酸铁锂的废旧物料的分离回收方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：提供一种含磷酸铁锂的废旧物料的分离回收方法，包括以下步骤：

(1)将含磷酸铁锂的废旧物料与含氯试剂进行焙烧，得到焙烧渣和焙烧烟气；

(2)将所述焙烧烟气进行分步冷凝，分别得到氯化亚铁和氯化铝；用水或水溶液对所述焙烧渣进行浸出，得到富锂浸出液和含铜浸出渣。

优选地，步骤(1)中，所述含氯试剂为氯化氢、氯化铵、四氯化碳中的一种或其任意几种的组合。

优选地，步骤(1)中，所述焙烧温度为500～1000℃，所述焙烧时间为0.5-5h。

优选地，步骤(1)中，所述焙烧气氛为惰性气氛或还原性气氛。

优选地，步骤(1)中，若含磷酸铁锂的废旧物料中含有三价铁，则所述焙烧气氛为还原性氛围，以使得三价铁转化为氯化亚铁。

优选地，步骤(1)中，所述含磷酸铁锂的废旧物料为废旧磷酸铁锂正极材料。

优选地，步骤(1)中，惰性气氛是通过通入氮气或氩气来实现，还原性气氛是将碳与磷酸铁锂的废旧物料混合后焙烧来实现。

优选地，步骤(2)中，所述分步冷凝分为两步，第一步冷凝温度控制在200～600℃得到氯化亚铁；第二步冷凝温度控制在50～170℃得到氯化铝。