CN106756049A - 一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法，属于废弃物回收利用领域。为了克服现有技术中从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂过程中回收成本较高，且处理步骤复杂的技术不足，本发明提供一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法，该方法中将硫酸氢钠与失效磷酸铁锂电池正极材料混合，将混合料高温焙烧后加水浸出，过滤得到包含锂元素的硫酸盐溶液。该方法制备工艺简单，过程可控性强，非常适合磷酸铁锂电池铁和锂元素的回收利用。

Description

一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法
技术领域
本发明涉及一种失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法，属于废弃物回收利用领域。
背景技术
随着人口不断增加，资源不断枯竭，人们对化学能源提出了更高的要求，即高质量、长寿命、低污染。而高科技、高附加值的锂离子二次电池是其中一大亮点，引起了许多大公司竞相加入到该产品的研究开发行列中。作为“绿色能源”的锂离子二次电池有一定的寿命，一般为3年左右。可以预测，锂离子二次电池将成为未来固体废物中不可忽视的部分。如何妥善处理它们，将是人们面临的一大问题。
现有的从失效磷酸铁锂电池正极材料中提取锂的工艺为利用湿法冶金，在酸性体系中加入氧化剂获取含锂浸出液。在国外，SONY等公司提出了从废旧锂离子二次电池中回收铁化合物的方案。此外，一些研究者也进行了相关的研究：Zhang等采用萃取、沉淀的方法回收了碳酸锂和草酸钴；而Lee等提出了回收LiCO3的方案。其中，Contestabile等还综合回收了废旧锂离子二次电池的不锈钢外壳及铝、铜等集流极.在国内尚未有公司提出自己的废旧锂离子二次电池回收方案，这些回收方案的目的主要是回收铁化合物或铁金属单质。
《废旧锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收》采用不同的回收方案对废旧锂离子二次电池进行了回收研究：采用碳酸丙烯酯(PC)回收电解质；采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)在70℃剥离活性物质；通过热处理方法除去碳粉；采用盐酸溶解铁，以Co(OH)2形式回收，再重新合成钴酸锂，钴的回收率大于99％，并对钴酸锂进行了性能研究。该处理工艺过程复杂，且回收成本较高。
发明内容
为了克服现有技术中从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂过程中回收成本较高，且处理步骤复杂的技术不足，本发明提供一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法，该方法中将硫酸氢钠与失效磷酸铁锂电池正极材料混合，将混合料高温焙烧后加水浸出，过滤得到包含锂元素的硫酸盐溶液。该方法制备工艺简单，过程可控性强，非常适合磷酸铁锂电池铁和锂元素的回收利用。
本发明通过下述技术方案实现上述技术目的：
一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法，其将硫酸氢钠与失效磷酸铁锂电池正极材料混合，将混合料高温焙烧后加水浸出，过滤得到包含锂元素的硫酸盐溶液。
上述所述从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法，其具体包括下述步骤：
(1)将硫酸氢钠与失效磷酸铁锂电池正极材料混合均匀得到混合料，控制铁元素与硫元素的摩尔比为1：1；
(2)将混合料置于200℃～600℃条件下焙烧5min～40min得焙料；
(3)取出焙料后加水浸出，浸出温度为20℃～90℃，浸出时间为4-6h；
(4)过滤液固分离，滤液即为包含锂元素的硫酸盐溶液，浸出渣为磷酸铁，可用于磷酸铁锂电池的制造。
上述所述的从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法中，所述的步骤3)中水与焙料的质量比为40-80:1。
该方法的原理是：
4LiFePO4+O2+4NaHSO4＝＝2Li2SO4+2Na2SO4+FePO4+2H2O
本发明相对于现有技术具有如下技术优势：
本发明所述的从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法使用NaHSO4与失效磷酸铁锂电池正极材料混合焙烧后，加水浸出；其可以得到较高浓度的铁、锂浸出液，铁的浸出率在95％以上、锂的浸出率为93％以上。
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1一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法
将硫酸氢钠与失效磷酸铁锂电池正极材料以铁硫比为1：1混合后，于200℃焙烧40min，取出焙料后加水浸出，浸出温度为90℃。过滤液固分离，滤液即为包含锂元素的硫酸盐溶液，浸出渣为磷酸铁，可用于磷酸铁锂电池的制造。经检测锂的浸出率为95.82％。
实施例2一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法
将硫酸氢钠与失效磷酸铁锂电池正极材料以铁硫比为1：1混合后，于600℃焙烧20min，取出焙料后加水浸出，浸出温度为20℃。过滤液固分离，滤液即为包含锂元素的硫酸盐溶液，浸出渣为磷酸铁，可用于磷酸铁锂电池的制造。经检测锂的浸出率为96.76％。
实施例3一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法
将硫酸氢钠与失效磷酸铁锂电池正极材料以铁硫比为1：1混合后，于400℃焙烧30min，取出焙料后加水浸出，浸出温度为60℃。过滤液固分离，滤液即为包含锂元素的硫酸盐溶液，浸出渣为磷酸铁，可用于磷酸铁锂电池的制造。经检测锂的浸出率为95.98％。

Claims (3)

1.一种从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法，其将硫酸氢钠与失效磷酸铁锂电池正极材料混合，将混合料高温焙烧后加水浸出，过滤得到包含锂元素的硫酸盐溶液。
2.根据权利要求1所述的从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法，其特征在于，其具体包括下述步骤：
(1)将硫酸氢钠与失效磷酸铁锂电池正极材料混合均匀得到混合料，控制铁元素与硫元素的摩尔比为1：1；
(2)将混合料置于200℃～600℃条件下焙烧5min～40min得焙料；
(3)取出焙料后加水浸出，浸出温度为20℃～90℃，浸出时间为4-6h；
(4)过滤液固分离，滤液即为包含锂元素的硫酸盐溶液。
3.根据权利要求1所述的从失效磷酸铁锂电池正极材料中回收铁和锂的方法，其特征在于，所述的步骤3)中水与焙料的质量比为40-80:1。
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