CN103280610A - 一种磷酸铁锂电池正极废片回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸碱浸出法回收磷酸铁锂废旧电池正极废片中铝、铁和锂的方法。该方法先拆下磷酸铁锂电池正极,先用碱溶解,过滤后,滤渣用混合酸液溶解,使得铁以磷酸铁沉淀形式存在并与炭黑等杂质与含锂溶液分离。含锂溶液可加入95℃饱和碳酸钠溶液,沉淀得到碳酸锂。含铁沉淀中加入酸浸出铁离子,再加入碱液调节pH值得到Fe(OH)3。本发明使用较低浓度的酸碱和常规化学品,用简单有效的方式回收磷酸铁锂废旧锂电池正极片中的铝、铁和锂,使用简单有效的设备和方法回收其有经济效益的原料。
Description
技术领域
本发明涉及一种酸碱浸出法回收磷酸铁锂废旧电池正极废片方法,特别涉及一种酸碱浸出法回收磷酸铁锂废旧电池正极废片中铝、铁和锂的方法。
背景技术
锂离子电池具有循环寿命长、比能量高、放电电压平稳、体积小、无记忆效应等优点。锂离子电池可以使用在便携式设备、卫星、储备电源、电动汽车等领域,具有广阔的发展前景。2010年我国锂离子电池的市场规模达到了276.1亿元,比2009年增长了37.9%。预计2013年锂离子电池的全球出货量将达到39.9亿块,而且在未来的10年内锂离子电池市场的增长势头依然强劲。
我国863新能源汽车重大专项的实施,可以预见我国电动车的市场化和产业化将会很快到来。预计2015年我国电动汽车市场规模将达到135万量,到2020年将达到800万量,2030年更是将达到9500万量。近年,基于对可再生能源的开发,对储能设备将会有巨大的需求。单就风能一项而言,预计到2020年我国的风能发电装机容量将达到200GW。根据国家电网相关机构的研究,储能容量需配到风电装机容量的20%-30%。
磷酸铁锂具有安全、环保、稳定性好、比容量高、价格便宜等优点,被认为是动力电池和储能电池中重要的候选正极材料。因此,磷酸铁锂电池的市场潜力是十分巨大的。可以预见,磷酸铁锂材料的产量和使用量将会大幅提升。所以,废旧磷酸铁锂电池的回收也具有极大的意义,不仅有利于环境的保护,更有利于资源的回收利用。
目前,锂离子二次电池回收工艺分为:酸碱溶解浸出法、化学沉淀和盐析法、离子交换法、萃取法以及电沉积法。国内外废旧锂电池回收研究大部分关于钴酸锂体系等小型数码产品锂离子二次电池,而近年来磷酸铁锂电池发展迅速,磷酸铁锂电池回收提取工艺研究尚属首次。本法采用酸碱浸出法回收废旧磷酸铁锂锂离子二次电池中的铝、铁和锂,使用简单有效的方法可使废旧电池中的主要元素铁、铝和锂回收,不产生二次污染,并可产生一定经济效益。
发明内容
本发明的目的找出一种简便有效的办法回收磷酸铁锂废旧电池正极废片中铝、铁和锂。
本发明提出的酸碱浸出法回收磷酸铁锂废旧电池正极废片中铝、铁和锂的方法,是酸碱溶解废旧正极片,通过反应生成不同物质以及在溶液中溶解状况以及充分利用了磷酸铁锂中PO4 3-的作用,以有效低成本方法简单的方式分别回收铝、铁和锂。
本发明方法的具体操作步骤如下:
(1) 首先拆开废旧磷酸铁锂电池,并取下负极废片,在200-500℃下进行加热,加热3-5小时;
(2) 将经预处理过的正极废片,置于碱液中浸泡,4小时可实现正极铝箔完全溶解,并与表面涂覆层的分离;
(3) 过滤步骤2所得溶液,溶液中加入一定量的酸,铝以Al(OH)3形式沉淀出来,可达到化学纯程度;
(4) 过滤步骤2所得固体,溶解于混合酸液中,铁以磷酸铁形式存在于沉淀中,而锂则以离子成分进入溶液中;
(5) 将步骤4过滤所得含锂滤液,加入95℃饱和碳酸钠溶液,沉淀得到碳酸锂;
(6) 将步骤4过滤所得滤渣溶解于硝酸溶液中,铁以离子形式进入溶液,实现与其它固体杂质的分离,过滤后,调节含铁滤液的pH值,得到氢氧化铁。
本发明中所述的混合酸液为硫酸、盐酸、溴酸、过氧化氢溶液中的至少一种或几种。
本发明中所述的溶解步骤4过滤所得滤渣的为硝酸溶液。
本发明中所述的调节溶液pH值的为NaOH、氨水、HCl中的至少一种。
本发明中所述的酸浓度为0.1mol/L-4mol/L。
本法使用较低浓度的酸碱和常规化学品,用简单有效的方式回收磷酸铁锂废旧锂电池正极片中的铝、铁和锂,不仅可降低锂离子发展过程中带来的环境污染问题,又可使用简单有效的设备和方法回收其有经济效益的原料。
附图说明
图1是酸碱浸出磷酸铁锂电池正极极片回收流程图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进行详细的说明,所述是对本发明的解释而不是限定。所使用的试剂均为分析纯。
实施例1
拆开磷酸铁锂电池,将其正极取出,称重11.8564克,置于200℃加热4h,将经预处理过的正极废片,置于烧杯中,加入250mlNaOH浸泡,4小时正极铝箔完全溶解,并与表面涂覆层的分离;将上述过滤后,滤液中加入一定量的酸可浸出Al,并以Al(OH)3形式沉淀出来;滤渣固体溶解于硫酸+盐酸的混合酸液中,铁以磷酸铁形式存在于固体中,而锂则以离子成分进入溶液中,50℃搅拌12h;过滤,滤液中含锂离子,加入95℃饱和碳酸钠,锂以碳酸锂固体沉淀出来,滤渣则加入盐酸,铁以离子形式进入溶液,实现与固体杂质分离,50℃搅拌6h,过滤后,滤液用NaOH+氨水调节溶液pH值,得到氢氧化铁。
实施例2
拆开磷酸铁锂锂电池,将其正极取出,称重12.3321克,置于300℃加热3h,将经预处理过的正极废片,置于烧杯中,加入250mlNaOH浸泡,4小时正极铝箔完全溶解,并与表面涂覆层的分离;将上述过滤后,滤液中加入一定量的酸可浸出Al,并以Al(OH)3形式沉淀出来;滤渣固体溶解于硫酸+溴酸的混合溶液中,铁以磷酸铁形式存在于固体中,而锂则以离子成分进入溶液中,50℃搅拌12h;过滤,滤液中含锂离子,加入95℃饱和碳酸钠,锂以碳酸锂固体沉淀出来,滤渣则加入硝酸,铁以离子形式进入溶液,实现与固体杂质分离,50℃搅拌6h,过滤后,滤液用NaOH+氨水调节溶液pH值,得到氢氧化铁。
实施例3
拆开磷酸铁锂电池,将其正极取出,称重11.2381克,置于高温炉350℃加热2.5h,将经预处理过的正极废片,置于烧杯中,加入250mlNaOH浸泡,4小时正极铝箔完全溶解,并与表面涂覆层的分离;将上述过滤后,滤液中加入一定量的酸可浸出Al,并以Al(OH)3形式沉淀出来;滤渣固体溶解于盐酸+过氧化氢的混合酸液中,铁以磷酸铁形式存在于固体中,而锂则以离子成分进入溶液中,50℃搅拌12h;过滤,滤液中含锂离子,加入95℃饱和碳酸钠,锂以碳酸锂固体沉淀出来,滤渣则加入硝酸,铁又以离子形式进入溶液,实现与固体杂质分离,50℃搅拌6h,过滤后,滤液用NaOH+氨水调节溶液pH值,得到氢氧化铁。
实施例4
拆开磷酸铁锂电池,将其正极取出,称重12.8381克,置于高温炉400℃加热2h,将经预处理过的正极废片,置于烧杯中,加入250mlNaOH浸泡,4小时正极铝箔完全溶解,并与表面涂覆层的分离;将上述过滤后,滤液中加入一定量的酸可浸出Al,并以Al(OH)3形式沉淀出来;滤渣固体溶解于溴酸+过氧化氢的混合酸液中,铁以磷酸铁形式存在于固体中,而锂则以离子成分进入溶液中,50℃搅拌12h;过滤,滤液中含锂离子,加入95℃饱和碳酸钠,锂以碳酸锂固体沉淀出来,滤渣则加入硝酸,铁又以离子形式进入溶液,实现与固体杂质分离,50℃搅拌6h,过滤后,滤液用NaOH+氨水调节溶液pH值,得到氢氧化铁。
实施例5
拆开磷酸铁锂电池,将其正极取出,称重13.0021克,置于400℃加热2h,将经预处理过的正极废片,置于烧杯中,加入250mlNaOH浸泡,4小时正极铝箔完全溶解,并与表面涂覆层的分离;将上述过滤后,滤液中加入一定量的酸可浸出Al,并以Al(OH)3形式沉淀出来;滤渣固体溶解于硫酸中,铁以磷酸铁形式存在于固体中,而锂则以离子成分进入溶液中,50℃搅拌12h;过滤,滤液中含锂离子,加入95℃饱和碳酸钠,锂以碳酸锂固体沉淀出来,滤渣则加入硝酸中,铁以离子形式进入溶液,实现与固体杂质分离,50℃搅拌6h,过滤后,滤液用NaOH+氨水调节溶液pH值,得到氢氧化铁。
Claims (2)
1.一种磷酸铁锂电池正极废片回收方法,其特征在于方法步骤如下:
首先拆开废旧磷酸铁锂电池,并取下正极废片,在200-500℃下进行加热,加热3-5小时;
将经预处理过的正极废片,置于碱液中浸泡,4小时可实现正极铝箔完全溶解,并与表面涂覆层的分离;
过滤步骤2所得溶液,溶液中加入一定量的酸,铝以Al(OH)3形式沉淀出来,可达到化学纯程度;
过滤步骤2所得固体,溶解于混合酸液中,铁以磷酸铁形式存在于沉淀中,而锂则以离子成分进入溶液中;
将步骤4过滤所得含锂滤液,加入95℃饱和碳酸钠溶液,沉淀得到碳酸锂;
将步骤4过滤所得滤渣溶解于酸液中,铁以离子形式进入溶液,实现与其它固体杂质的分离,过滤后,调节含铁滤液的pH值,得到氢氧化铁。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池正极废片回收方法,其特征在于所述的浸泡用混合酸液(Ⅰ)为硫酸、盐酸、硝酸、溴酸、过氧化氢溶液中的至少一种或几种。
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