[发明专利]磷酸铁锂电池的拆解回收利用工艺

说明书

本发明提供一种磷酸铁锂电池的拆解回收利用工艺，首先将退化的磷酸铁锂正极材料与磷酸溶液进行充分混合，然后通过电解的方式，形成可溶的磷酸铁和磷酸锂，然后利用磷酸铁在酸性条件和高温回流下的溶解度降低，分离磷酸铁和磷酸锂溶液，再将磷酸锂转化为碳酸锂，利用磷酸铁和碳酸锂反应形成再生磷酸铁锂材料，该工艺解决了分离不彻底，再生过程不连续等的技术问题，最终可以提供电池级纯度的再生磷酸铁锂正极材料。

技术领域

本发明属于锂离子电池回收技术领域，具体涉及磷酸铁锂电池的拆解回收利用工艺。

背景技术

在锂离子电池的产量日益增加、产品大量投放市场的同时，一个不容忽视的技术问题摆在我们的面前，大量废旧锂离子电池需要进行回收。动力锂电池目前主要以三元正极材料和磷酸铁锂正极材为主，由于三元正极材料中Co存储量少，价格昂贵，因此对于三元正极材料的回收和再生研究较多。但是具有橄榄石结构的磷酸铁锂具有资源丰富，环境友好，使用寿命长，热稳定性能好等优点，引起人们广泛的关注，也是目前锂离子电池正极材料的研究热点之一。2021年正极材料领域磷酸铁锂正极材料市场占比由24％上升到43％,三元正极材料市场份额占比略微下滑,市场份额由46％下降到38％。因此对于磷酸铁锂电池的拆解回收利用也成了目前关注的重点。

以往对于磷酸铁锂电池的回收利用主要集中在元素的回收上，CN109264748B在正极粉料中加碱溶铝，所得滤泥加酸和还原剂浸出，加碱沉淀杂质，再加入固体碳酸钠，得到碳酸锂，同时回收锂元素和铁元素。

CN109811125B利用还原手段将铁、磷还原成低价态，磷酸铁锂则被分解为锂化合物和磷铁合金，在进行磁选回收，实现废旧磷酸铁锂中磷、铁、锂元素的全部回收。

但是磷酸铁锂中各元素除了锂元素外，其他元素的价格较低，将磷酸铁锂完全转化为锂、铁、磷等元素，一方面耗能较大，成本较高，另一方面这些元素如果还需要重新投入进行再利用，在工序上还需要继续转化为可利用的正极材料，使得转化链条变长，回收利用率变低。

因此，在现有的磷酸铁锂回收技术的基础上，需要考虑一种新的拆解回收利用工艺，使得回收的锂、铁元素能够尽快再利用，形成再生的磷酸铁锂，一方面避免元素在回收过程中的损耗，另一方面尽可能在再生转化过程中保持电池的再生品质，避免电池性能的降低。

发明内容

基于此，本发明提供一种磷酸铁锂电池的拆解回收利用工艺，解决了现有技术中在对磷酸铁锂正极材料进行元素提取时，反应工序复杂，分离不彻底，再生过程不连续等的技术问题，最终可以提供电池级纯度的再生磷酸铁锂正极材料。

为达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

根据本发明的一个方面，提出一种退磷酸铁锂电池的拆解回收利用工艺，包括以下步骤：

S1：将磷酸铁锂电池进行拆解分级处理，得到退化的磷酸铁锂正极材料，备用；

S2：将退化的磷酸铁锂正极材料研磨处理，然后将其与磷酸溶液进行混合，并进行超声处理，静置，分离上层清液，保留下层经磷酸处理的均匀浆料；

S3：将所述浆料负载在正极基板上，压实排掉剩余的磷酸残液后，烘干制备成阳极，回收S2和S3步骤中的磷酸溶液，备用；

S4：选用耐酸不锈钢板作为阴极，将S2和S3步骤中的磷酸溶液作为电解液，施加电压进行电解，直至正极浆料中的锂和铁溶出；

S5：调节溶出液的pH值为1.5～2，然后加热回流3～8h，析出磷酸铁沉淀，并进行过滤分离，备用；

S6：将S5中的滤液中加入碱土金属硝酸盐，并升温至50-80℃，析出碱土金属磷酸盐沉淀，并在该温度下进行过滤分离。

S7：将S6中得到的含锂滤液中加入碳酸钠水溶液，通过控制碳酸钠的浓度使pH值在9-11，得到碳酸锂沉淀，并洗涤干燥；