CN106532172A - 一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中选择性浸出锂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中选择性浸出锂的方法，属于废弃物再利用技术领域。为了克服现有技术中失效磷酸铁锂电池正极材料的方法中磷酸铁回收效率低，而含锂溶液中杂质较大的技术不足，本发明公开了一种使用H3PO4‑H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料的方法。本发明使用H3PO4‑H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料，控制体系pH值为2.0～4.5，达到选择性浸出锂的效果，滤渣即为磷酸铁及碳粉。该方法能够完美分离锂、铁，并且使铁全部以磷酸铁的形式沉淀，锂以磷酸二氢锂的形式溶于浸出液中。

Description

一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中选择性浸出锂的方法
技术领域
本发明涉及一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中选择性浸出锂的方法，属于废弃物再利用技术领域。
背景技术
失效磷酸铁锂电池正极材料使用混酸体系处理浸出锂的方法在专利：一种磷酸铁锂电池正极废片回收方法[P]，201310105713.X中公开。该方法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。使用其中涉及的混酸体系处理磷酸铁锂电池正极材料后，体系中的铁一部分以磷酸铁的形式沉淀在固体渣中，一部分经调pH，以氢氧化铁的形式沉淀，造成了磷酸铁的损失，而且浸出液中难以避免含大量铁、磷。
201610435898.4公开了一种电化学法回收磷酸铁锂中的锂的方法，该方法将磷酸铁锂作为正极，金属或碳类电极作为负极，水性溶液作为电解质，施加电势，使锂电池正极材料中的锂离子迁入电解质水溶液中形成含锂溶液。该方法获得锂盐的纯度较高，但其制备成本较高，工业应用受限。
发明内容
为了克服现有技术中失效磷酸铁锂电池正极材料的方法中磷酸铁回收效率低，而含锂溶液中杂质较大的技术不足，本发明公开了一种使用H3PO4-H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料的方法。本发明使用H3PO4-H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料，控制体系pH值为3.0～4.5，达到选择性浸出锂的效果，滤渣即为磷酸铁及碳粉。该方法能够完美分离锂、铁，并且使铁全部以磷酸铁的形式沉淀，锂以磷酸二氢锂的形式溶于浸出液中。
本发明公开了一种简便有效的办法分离回收失效磷酸铁锂电池正极材料中的铁和锂。该方法的原理是：
2LiFePO4+2H3PO4+H2O2＝＝2LiH2PO4+2FePO4+2H2O
本发明通过下述技术方案实现上述技术效果：
一种使用H3PO4-H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料的方法，其具体包括下述步骤：
(1)将失效磷酸铁锂电池正极材料除铝后与质量分数为10％～85％的磷酸溶液混合按照液固质量比0.5：1～5：1调浆并持续搅拌，得到浆体；
(2)向步骤(1)中所述浆体中加入质量分数为3％～50％的双氧水溶液进行反应，所加双氧水质量与所用正极材料质量比为0.5：1～3：1，反应温度设定为25℃～90℃，反应时间为0.5～6小时；
(3)向反应液加入正磷酸盐将浆体的pH值调至3.0～4.5；将反应液过滤进行液固分离，滤渣为磷酸铁，滤液为脱铁浸出液。
如上所述的使用H3PO4-H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料的方法中，所述的正磷酸盐为磷酸三钠、磷酸三钾中的一种或两种化合物的混盐。
本发明与现有技术相比取得的有益的技术效果为：
1)本发明使用H3PO4-H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料的方法酸耗量更少、锂铁的分离效果更佳；
2)本发明体系中的铁全部以磷酸铁的形式沉淀，可以重新用于磷酸铁锂电池的制造。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明的技术内容，但所述领域的技术人员应能知晓，所述实施例并不以任何方式限定本发明专利的保护范围。本领域技术人员在此基础上作出的修饰或等同替代，均应包括在本专利保护范围之内。
实施例1：一种使用H3PO4-H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料的方法
将失效磷酸铁锂电池正极材料除铝后与质量分数为10％的磷酸溶液按液固质量比5：1混合调浆并持续搅拌。在25℃缓慢加入质量分数为50％的双氧水溶液，所加双氧水质量与正极材料质量比为0.5：1，反应6小时后用Na3PO4溶液调pH值为4.5。过滤，滤渣即为磷酸铁，滤液即为脱铁浸出液，锂的浸出率为95.23％。
实施例2：一种使用H3PO4-H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料的方法
将失效磷酸铁锂电池正极材料除铝后与质量分数为85％的磷酸溶液液按液固质量比0.5：1混合调浆并持续搅拌。在90℃缓慢加入质量分数为10％的双氧水溶液，所加双氧水质量与正极材料质量比为3：1，反应6小时后用K3PO4溶液调pH值为3.0。过滤，滤渣即为磷酸铁，滤液即为脱铁浸出液，锂的浸出率为99.21％。
实施例3：一种使用H3PO4-H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料的方法
将失效磷酸铁锂电池正极材料除铝后与质量分数为50％的磷酸溶液液按液固质量比0.5：1混合调浆并持续搅拌。在60℃缓慢加入质量分数为35％的双氧水溶液，所加双氧水质量与正极材料质量比为1.5：1，反应4小时后用Na3PO4与K3PO4的混合溶液调pH值为4.0。过滤，滤渣即为磷酸铁，滤液即为脱铁浸出液，锂的浸出率为99.83％。

Claims (2)

1.一种使用H3PO4-H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料的方法，其具体包括下述步骤：
(1)将失效磷酸铁锂电池正极材料除铝后与质量分数为10％～85％的磷酸溶液按照液固质量比0.5：1～5：1混合调浆并持续搅拌，得到浆体；
(2)向步骤(1)中所述浆体中加入质量分数为10％～50％的双氧水溶液进行反应，所加双氧水质量与所用正极材料质量比为0.5：1～3：1，反应温度设定为25℃～90℃，反应时间为1～6小时；
(3)向反应液加入正磷酸盐将浆体的pH值调至3.0～4.5；将反应液过滤进行液固分离，滤渣为磷酸铁与碳粉的混合物，滤液为脱铁浸出液。
2.根据权利要求1所述的使用H3PO4-H2O2体系处理失效磷酸铁锂电池正极材料的方法，其特征在于，所述的正磷酸盐为磷酸三钠、磷酸三钾中的一种或两种化合物的混盐。
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