CN111653846A - 一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废旧锂离子电池回收技术领域，具体涉及一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法。该方法将分离废旧电池得到的磷酸铁锂粉末放入水中，并向水中加入超声波进行强化反应，即可得到锂离子溶液以及磷酸铁沉淀。锂离子溶液中添加碳酸盐使其生成碳酸锂沉淀，将碳酸锂和磷酸铁混合焙烧，再生为磷酸铁锂正极材料。本发明提供的方法，不仅有效地防止了废旧磷酸铁锂电池所产生的环境污染，还可以将其中的废旧材料完全回收，且高效再生成为磷酸铁锂正极材料，投入使用。

Description

一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法
技术领域
本发明涉及废旧锂离子电池回收领域，特别涉及一种利用超声波辅助处理废旧磷酸铁锂电池的方法。
背景技术
目前企业对于废旧磷酸铁锂电池的回收流程复杂，工艺繁琐。加之回收废旧磷酸铁锂电池的经济效益较低，只有少部分企业进行相关的回收。所以需要一种简单且能够提高经济效益的处理方法，将其中有价金属进行回收再生，不仅可以减少其对于环境造成的威胁，还可以将废旧资源有效的利用。
对于废旧锂离子电池的处理，目前电池企业处理废旧磷酸铁锂电池的方法，首先通过预处理得到磷酸铁锂粉末，接着通过热处理得到磷酸铁锂焙料，再经过酸浸、洗涤、除杂、沉锂等步骤得到电池级碳酸锂。该方法步骤冗长，会产生大量废弃物，对于环境具有较大的危害。
现有处理废旧磷酸铁锂电池的工艺存在如下问题：处理流程复杂、工艺操作繁琐；经济效益较为有限；废旧磷酸铁锂回收后的磷元素和铁元素很难有效利用。目前急需一种方法来解决以上问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种工艺流程简单、易于实施的废旧磷酸铁锂电池的处理方法。
本发明的解决方案是这样实现的：利用超声波的空化效应，用水浸出磷酸铁锂粉末。
具体来说，一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法，包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂电池进行放电、拆解、分离等预处理，再将分离后后的磷酸铁锂粉末放入水中，搅拌，利用超声波进行强化处理，反应一定时间后固液分离，得到过滤后的锂离子溶液以及磷酸铁沉淀；在锂离子溶液中加入碳酸盐得到碳酸锂，将碳酸锂和磷酸铁混合焙烧得到再生磷酸铁锂材料。
进一步的，在所述水中添加氧化剂。所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸盐、次氯酸盐中的一种或两种以上。
进一步的，所述超声波的功率为50W~500W，优选为100W~150W；利用超声波强化处理的时间为20~120分钟，优选为30~60分钟。
进一步的，利用超声波强化处理的温度为20~90℃。
进一步的，水与磷酸铁锂粉末的液固比为5~10。
本发明的原理如下：超声波作用在水中，会产生较强的空化效应，导致持续产生大量的·OH自由基和H·自由基，其中的·OH具有极强的氧化性，从而将磷酸铁锂中的Fe2+氧化为Fe3+，形成FePO4沉淀。
根据本发明提供的一种超声波辅助处理废旧磷酸铁锂锂离子电池并再生的方法，具有以下有益效果：
（1）本发明方法处理废旧磷酸铁锂锂离子电池流程简单，操作简便，大大降低了回收处理成本，带来较大的经济利益；
（2）本发明方法处理后的材料都可以被用于再生新的磷酸铁锂正极材料，减少了环境污染，节省了资源；
（3）本发明方法通过采用超声波辅助处理废旧磷酸铁锂锂离子电池并再生的方法，该处理过程中反应速度快，反应时间大大缩短，且处理后的固液混合物易于分离。
附图说明
图1示出本发明提供的一种超声波辅助处理废旧磷酸铁锂电池的流程图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
实施例1
处理废旧磷酸铁锂电池，包括以下步骤：
取水100mL加入到反应釜内；
向水溶液中加入取10g分离得到的磷酸铁锂粉末，搅拌；
然后加超声波强化处理，超声波功率为100W，频率为20kHz，超声波强化反应30分钟结束，得到固液混合物；
将上述固液混合物抽滤，得到滤液和滤渣，滤渣为磷酸铁；测定滤液中锂离子的含量，含Li 2.7 g/L；上述反应过程中，锂的浸出率为61%。
然后向浸出液中添加碳酸钠3g，得到固液混合物，将其进行抽滤得到碳酸锂和溶液；
最后将碳酸锂和磷酸铁混合，放入马弗炉进行焙烧，控制温度为750℃，焙烧12h，得到磷酸铁锂正极材料。
实施例2
处理废旧磷酸铁锂电池，包括以下步骤：
取100mL水加入到反应釜内，将其预热至50℃；
同时向溶液中加入8g(NH4)2S2O8和10g分离得到的磷酸铁锂粉末，搅拌；
然后加超声波强化处理，超声波功率为100W，频率为20kHz，维持溶液的温度为50 ℃，超声波强化反应30分钟结束，得到固液混合物；
将上述固液混合物抽滤，得到滤液和滤渣，滤渣为磷酸铁；测定滤液中锂离子的含量，含Li 4.38g/L；上述反应过程中，锂的浸出率为98.8%。
向浸出液中添加碳酸钠4g，得到固液混合物，将其进行抽滤得到碳酸锂和溶液；
将碳酸锂和磷酸铁混合，放入马弗炉进行焙烧，控制温度为750℃，焙烧12h，得到磷酸铁锂正极材料。
实施例3
处理废旧磷酸铁锂电池，包括以下步骤：
取100mL水加入到反应釜内，将其预热至40℃；
同时向水溶液中加入8gNa2S2O8和10g分离得到的磷酸铁锂粉末，搅拌；
然后加超声波强化处理，超声波功率为100W，频率为20kHz，维持溶液的温度为40 ℃，超声波强化反应40分钟结束，得到固液混合物；
将上述固液混合物抽滤，得到滤液和滤渣，滤渣为磷酸铁；测定滤液中锂离子的含量，含Li 4.408g/L；上述反应过程中，锂的浸出率为99.5%。
然后向浸出液中添加碳酸钠4g，得到固液混合物，将其进行抽滤得到碳酸锂和溶液；
将碳酸锂和磷酸铁混合，放入马弗炉进行焙烧，控制温度为750℃，焙烧12h，得到磷酸铁锂正极材料。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法，其特征在于，分离废旧磷酸铁锂电池得到磷酸铁锂粉末，在用水浸出所述磷酸铁锂粉末的过程中加入超声波。
2.如权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂电池进行放电、拆解、分离等预处理，再将分离后的磷酸铁锂粉末放入水中，搅拌，利用超声波进行强化处理；反应一定时间后固液分离，得到过滤后的锂离子溶液以及磷酸铁沉淀；在锂离子溶液中加入碳酸盐得到碳酸锂，将碳酸锂和磷酸铁混合焙烧得到再生磷酸铁锂材料。
3.如权利要求1或2所述的一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法，其特征在于，在所述水中添加氧化剂。
4.如权利要求3所述的一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法，其特征在于，所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸盐、次氯酸盐中的一种或两种以上。
5.如权利要求2所述的一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法，其特征在于，所述超声波的功率为50W~500W；利用超声波强化处理的时间为20~120分钟。
6.如权利要求2所述的一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法，其特征在于，所述水的温度为20~90℃。
7.如权利要求2所述的一种废旧磷酸铁锂电池的处理方法，其特征在于，所述水与所述磷酸铁锂粉末的液固比为5~10。
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