[发明专利]磷酸铁锂废粉的处理方法及碳包覆磷酸铁锂

说明书

本发明提供一种磷酸铁锂废粉的处理方法及磷酸铁锂，包括如下步骤：采用碱液浸泡磷酸铁锂废粉，过滤得到碱浸黑粉，而后加入酸浸泡，调节浸出液的pH至1.5～3.5，加入铁粉反应，固液分离得海绵铜和浸出液，继续除重金属和铝，再加入特定配比的磷源、铁源和锂源反应得浆料，干燥得磷酸铁锂前驱体粉末，加入碳源，在高温惰性氛围下烧结制备得到磷酸铁锂产品。本发明处理工艺可同时回收磷酸铁锂废粉中的锂铁磷元素，直接制备得到高附加值的磷酸铁锂产品。

技术领域

本发明涉及锂电池材料回收技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂废粉的处理方法及碳包覆磷酸铁锂。

背景技术

传统废旧磷酸铁锂废粉的回收工艺主要分为两种：(1)只回收锂，制备得到碳酸锂，磷铁渣作为尾矿堆放；(2)同时回收锂铁磷元素，制备得到碳酸锂和粗制磷酸铁，杂质含量较高。例如，专利文献CN112441571A公开了一种高铝磷酸铁锂废料的回收方法制备碳酸锂产品；专利文献CN113880064A公开一种低耗磷酸处理高杂磷酸铁锂废粉的方法，可以制备高纯度的磷酸铁；专利文献CN112410556A公开一种磷酸铁锂废粉料的回收方法，可以制备获得碳酸锂、磷酸铁粉末；专利文献CN113443640A公开了一种利用磷酸铁锂电池正负极废粉制备电池级碳酸锂和电池级磷酸铁的方法，可以制备电池级碳酸锂产品和电池级磷酸铁产品；专利文献CN112794300A公开了一种废旧磷酸铁锂电池正极片的分离回收再生方法，通过煅烧、筛分、碱液处理、添加铁源/锂源/磷源化合物、二次煅烧得到新的磷酸铁锂材料；专利文献CN109095481B公开了一种磷酸铁锂废粉的综合回收方法，通过氧化焙烧、反酸浸出、净化除磷酸根、除钙镁、合成等工艺步骤；专利文献CN109256595B公开了一种磷酸铁锂废粉火法直接修复制备电池级磷酸铁锂的方法，通过氧化焙烧、配料、球磨、干燥、烧结、筛分除铁得到电池级磷酸铁锂产品。

但是上述专利技术虽然公开了磷酸铁锂废粉处理方法，能够实现对磷酸铁锂废粉的处理，但是无法同时解决铜、铝、重金属等杂质元素超标的问题，因此对铁锂废粉有着特定的要求。而目前市面上的铁锂废粉主要是通过将磷酸铁锂废旧电芯粉碎分级得到，普遍同时含有较多的铜、铝、重金属等杂质元素，用上述处理方法无法得到合格磷酸铁锂产品。此外，上述公开的磷酸铁锂废粉处理方法，普遍采用分步提取的工艺，即分别提取锂盐和铁磷盐，而后再用锂盐和铁磷盐合成磷酸铁锂；因而整体工序冗长，磷酸铁锂的制备成本较高，不利于产业化应用。

发明内容

基于此，本发明提供一种磷酸铁锂废粉的处理方法及碳包覆磷酸铁锂成品，通过碱浸、酸溶、除铜、除重金属、除铝解决了杂质元素超标的问题；同时，采用水热法直接合成磷酸铁锂，省去了提锂和提铁磷的过程，使得磷酸铁锂的制备成本降低。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种磷酸铁锂废粉的处理方法，包括如下步骤：采用OH^-浓度1～5mol/L的碱溶液浸泡磷酸铁锂废粉，其中磷酸铁锂废粉与碱溶液的质量比为1：(2～5)，待溶液中无气泡产生后过滤，得到碱浸黑粉；而后用H⁺浓度3～10mol/L的酸浸泡碱浸黑粉；固液分离除渣(主要含碳粉、石墨粉、铜屑等)，得含锂铁磷第一浸出液；调节所述第一浸出液的pH至1.5～3.5，得第二浸出液；向所述第二浸出液中加入铁粉，与铜离子发生置换反应，固液分离，得海绵铜和第三浸出液；向所述第三浸出液中加入重金属捕捉剂，搅拌反应，固液分离除渣，得第四浸出液；向所述第四浸出液中加入氟化盐，搅拌反应，固液分离除渣，得第五浸出液；向所述第五浸出液中加入磷源、铁源和锂源，调整溶液中P、Fe、Li物质的量之比为(1～1.05):1:(1.5～3)，得到铁锂合成前液；将所述铁锂合成前液的pH调至7～9，加热至120～180℃，加压至0.3～0.8Mpa，保温保压反应4～7h，得到磷酸铁锂前驱体浆料；采用压滤机对所述磷酸铁锂前驱体浆料进行固液分离，得到磷酸铁锂滤饼，采用纯水对磷酸铁锂滤饼洗涤，洗涤至漂洗水电导≤200us/cm，然后采用真空干燥烘干至水分≤1％，得到磷酸铁锂前驱体粉末；向磷酸铁锂前驱体粉末中加入碳源，分散均匀，在高温惰性氛围下烧结制备得到碳包覆磷酸铁锂产品。