CN112038722A - 一种高效处理废旧磷酸铁锂正极片的方法 - Google Patents

一种高效处理废旧磷酸铁锂正极片的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112038722A
CN112038722A CN202010804187.6A CN202010804187A CN112038722A CN 112038722 A CN112038722 A CN 112038722A CN 202010804187 A CN202010804187 A CN 202010804187A CN 112038722 A CN112038722 A CN 112038722A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
iron phosphate
solution
waste
lithium iron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010804187.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张佳峰
季冠军
叶隆
欧星
张宝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN202010804187.6A priority Critical patent/CN112038722A/zh
Publication of CN112038722A publication Critical patent/CN112038722A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种从废旧磷酸铁锂正极片高效分离锂、铁、铝元素并选择性提取锂的方法，属于固废资源化利用技术领域。其方法包括如下步骤：将的废旧磷酸铁锂极片加入一定浓度的甲酸溶液中，辅以过氧化氢作为氧化剂，在磁力搅拌作用下反应；将反应后的溶液进行过滤、洗涤处理，分别得到固相滤渣磷酸铁、铝箔和含锂溶液；滤渣经干燥烧结得到高纯磷酸铁前驱体；含锂溶液蒸发浓缩至除去大部分的水，加入饱和碳酸钠溶液沉淀锂，即可得到高纯碳酸锂产品。本发明为简单高效处理废旧磷酸铁锂极片提供了一种新的思路。

Description

一种高效处理废旧磷酸铁锂正极片的方法
技术领域
本发明属于固废资源化利用技术领域，具体涉及一种有机酸浸出、同步分离、化学沉淀处理废旧锂离子电池磷酸铁锂正极材料并高效回收各金属的方法。
背景技术
锂离子电池由于能量密度高、安全性能好、环保无污染等优点，被广泛用于储能电站、电动汽车、便携式电子产品等领域。自从2009年开展“十城千辆”工程以来，在政府相关政策的大力扶持下，我国电动汽车产业迎来了快速发展的局面。预计在2020年，我国纯电动汽车年产量将超过200万辆，产销量累计达500万辆。随着新能源汽车的迅猛发展，废弃的锂离子电池也呈现爆发式的增长，从固态废弃物管理、资源节约、能源安全、满足工业需求及未来需求来看，动力电池的回收和再利用问题已成为行业热点。其中，橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)材料循环可逆性能好、原料成本低，是目前最有发展前景的锂离子动力电池正极材料之一，但磷酸铁锂动力电池的平均使用寿命大约为3年，因此对其进行回收具有很高的社会价值，鉴于磷酸铁锂电池中不含有稀有金属，回收成本较高，因此未能引起广泛重视。针对这一问题，对废旧磷酸铁锂动力电池进行安全有效的资源化回收处理，以此实现节能环保具有重要的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对废旧磷酸铁锂极片，利用甲酸和过氧化氢的协同效应，使得活性物质与集流体铝箔有效分离，并实现对锂的选择性浸出，同步实现锂、铁、铝三种金属元素的分离；通过化学沉淀法回收得到高纯锂的碳酸锂。此设计不仅简化了废旧磷酸铁极片的前处理步骤，而且实现锂、铁、铝的同步分离，得到高附加值产品。
本发明的目的通过以下的技术方案实现，一种高效处理废旧磷酸铁锂正极片方法，包括步骤如下：
步骤(1)：将废旧磷酸铁锂极片剪成1×1cm的小片，加入一定浓度的甲酸溶液和过氧化氢混合溶液中，加热至30～80℃，辅以磁力搅拌，使得活性物质从铝箔上脱离并进一步实现对锂选择性浸出；
步骤(2)：将步骤(1)反应后的溶液进行过滤洗涤，含锂滤液通过蒸发浓缩至大部分的水除去，得到高浓度含锂溶液，加入饱和碳酸钠溶液即可得到高纯碳酸锂；
步骤(3)：将步骤(1)得到的滤渣进行洗涤干燥处理，即可分离得到磷酸铁和铝箔；
步骤(4)：将步骤(3)中的磷酸铁粉末进行烧结处理，除去导电剂、PVDF等杂质，即得到高纯度的磷酸铁前驱体。
进一步，步骤(1)中的甲酸浓度为0.1～5M,固液比为10～80g/L，过氧化氢体积为1～10vol％，反应温度为30～80℃，反应时间为30～120min；
进一步，步骤(2)中的洗涤剂为纯水、乙醇中的一种，蒸发温度为60～100℃；
进一步，步骤(3)中的干燥温度为60～120℃；
进一步，步骤(4)中的烧结气氛为氧气、空气中的一种。
本发明的有益效果：
(1)利用甲酸和过氧化氢的协同作用破坏活性物质与铝箔的接触面，使得活性材料从集流体剥离，简化了废旧磷酸铁锂极片的前处理步骤；
(2)在过氧化氢的作用下，铁和铝无法浸出，可实现锂的选择性浸出，过滤操作后可实现锂、铁、铝的一步分离，其中铁以磷酸铁的形式形成固体沉淀，铝金属以铝箔的形式收集，液相中的锂经除杂、化学沉淀后得到高纯度的锂碳酸盐；
(3)本工艺的优势在于浸出剂甲酸成本低廉，原料易得；采用有机酸浸出和化学沉淀结合高效实现多金属的同步分离，整体工艺高效简洁且成本低，具有很强的实用价值。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程图；
附图2为本发明实施例1、2、3中废旧磷酸铁锂XRD图；
附图3为本发明实施例2中浸出渣的XRD图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)将2g废旧磷酸铁锂极片加入1M 100mL甲酸溶液中，辅以过氧化氢5mL，加热至50℃，在磁力搅拌作用下反应60min；(2)反应后的溶液进行过滤，分离得到铝箔和含铁固相，进行洗涤、干燥(60℃)处理，得到的滤液中加入1M氢氧化钠溶液调pH至4左右，除去铁杂质；(3)含锂滤液通过在85℃下蒸发浓缩至大部分的水除去，得到高浓度含锂溶液，加入饱和碳酸钠溶液；(4)经过滤得到固体碳酸锂，沸水洗涤3次、60℃下干燥后得到碳酸锂粉末。
实施例2
(1)将2g废旧磷酸铁锂极片加入2M 100mL甲酸溶液中，辅以过氧化氢5mL，加热至60℃，在磁力搅拌作用下反应60min；(2)反应后的溶液进行过滤，分离得到铝箔和含铁固相，进行洗涤、干燥(60℃)处理，得到的滤液中加入1M氢氧化钠溶液调pH至4左右，除去铁杂质；(3)含锂滤液通过在85℃下蒸发浓缩至大部分的水除去，得到高浓度含锂溶液，加入饱和碳酸钠溶液；(4)经过滤得到固体碳酸锂，沸水洗涤3次、60℃下干燥后得到碳酸锂粉末。
实施例3
(1)将2g废旧磷酸铁锂极片加入2M 100mL甲酸溶液中，辅以过氧化氢7mL，加热至60℃，在磁力搅拌作用下反应100min；(2)反应后的溶液进行过滤，分离得到铝箔和含铁固相，进行洗涤、干燥(60℃)处理，得到的滤液中加入1M氢氧化钠溶液调pH至4左右，除去铁杂质；(3)含锂滤液通过在85℃下蒸发浓缩至大部分的水除去，得到高浓度含锂溶液，加入饱和碳酸钠溶液；(4)经过滤得到固体碳酸锂，沸水洗涤3次、60℃下干燥后得到碳酸锂粉末。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所做的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高效处理废旧磷酸铁锂极片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：将废旧磷酸铁锂极片剪成1×1cm的小片，加入一定浓度的甲酸溶液和过氧化氢混合溶液中，加热至30～80℃，辅以磁力搅拌，使得活性物质从铝箔上脱离并进一步实现对锂选择性浸出；
步骤(2)：将步骤(1)反应后的溶液进行过滤洗涤，含锂滤液通过蒸发浓缩至大部分的水除去，得到高浓度含锂溶液，加入饱和碳酸钠溶液即可得到高纯碳酸锂；
步骤(3)：将步骤(1)得到的滤渣进行洗涤干燥处理，即可分离得到磷酸铁和铝箔；
步骤(4)：将步骤(3)中的磷酸铁粉末进行烧结处理，除去导电剂、PVDF等杂质，即得到高纯度的磷酸铁前驱体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的甲酸浓度为0.5～5M,固液比为10～50g/L，过氧化氢体积为1～10vol％，反应温度为30～80℃，反应时间为30～120min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的洗涤剂为纯水、乙醇中的一种，蒸发温度为60～100℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中的干燥温度为60～120℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中的烧结气氛为氧气、空气中的一种。
CN202010804187.6A 2020-08-12 2020-08-12 一种高效处理废旧磷酸铁锂正极片的方法 Pending CN112038722A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010804187.6A CN112038722A (zh) 2020-08-12 2020-08-12 一种高效处理废旧磷酸铁锂正极片的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010804187.6A CN112038722A (zh) 2020-08-12 2020-08-12 一种高效处理废旧磷酸铁锂正极片的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112038722A true CN112038722A (zh) 2020-12-04

Family

ID=73577160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010804187.6A Pending CN112038722A (zh) 2020-08-12 2020-08-12 一种高效处理废旧磷酸铁锂正极片的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112038722A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113501510A (zh) * 2021-07-13 2021-10-15 郑州中科新兴产业技术研究院 一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收再生方法
WO2022133585A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 Queen's University At Kingston Recovery of metals from materials containing lithium and iron
CN114804049A (zh) * 2022-06-13 2022-07-29 中南大学 从磷酸铁锂废旧电池中回收得到高纯磷酸铁的方法
WO2023015171A1 (en) * 2021-08-02 2023-02-09 Ascend Elements, Inc. Lithium iron phosphate (lfp) battery recycling

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106910959A (zh) * 2017-05-04 2017-06-30 北京科技大学 一种从磷酸铁锂废料中选择性回收锂的方法
CN107069132A (zh) * 2016-12-19 2017-08-18 天齐锂业股份有限公司 一种回收废旧磷酸铁锂正极材料的方法
CN107267759A (zh) * 2017-06-12 2017-10-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池正极材料的综合回收方法
CN107828966A (zh) * 2017-10-12 2018-03-23 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种三元锂离子电池正极材料的综合回收方法
CN107978814A (zh) * 2017-07-04 2018-05-01 中国科学院过程工程研究所 一种从废旧锂离子电池正极材料中选择性分离锂的方法
CN108394919A (zh) * 2018-02-02 2018-08-14 东北石油大学 金属离子络合剂在废旧磷酸铁锂电池回收过程中的应用
CN108461857A (zh) * 2018-03-21 2018-08-28 中国科学院过程工程研究所 一种浸出废磷酸铁锂正极材料中锂的方法
CN109554545A (zh) * 2018-09-29 2019-04-02 广东邦普循环科技有限公司 一种从磷酸铁锂废料选择性提锂的方法
CN109666799A (zh) * 2018-12-29 2019-04-23 武昌首义学院 从废旧锂电池材料中分离回收有价金属的方法及其应用
CN110760686A (zh) * 2019-12-13 2020-02-07 九江天赐高新材料有限公司 一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法
EP3670454A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-24 Höganäs AB (publ) Pure iron containing compound

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107069132A (zh) * 2016-12-19 2017-08-18 天齐锂业股份有限公司 一种回收废旧磷酸铁锂正极材料的方法
CN106910959A (zh) * 2017-05-04 2017-06-30 北京科技大学 一种从磷酸铁锂废料中选择性回收锂的方法
CN107267759A (zh) * 2017-06-12 2017-10-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池正极材料的综合回收方法
CN107978814A (zh) * 2017-07-04 2018-05-01 中国科学院过程工程研究所 一种从废旧锂离子电池正极材料中选择性分离锂的方法
CN107828966A (zh) * 2017-10-12 2018-03-23 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种三元锂离子电池正极材料的综合回收方法
CN108394919A (zh) * 2018-02-02 2018-08-14 东北石油大学 金属离子络合剂在废旧磷酸铁锂电池回收过程中的应用
CN108461857A (zh) * 2018-03-21 2018-08-28 中国科学院过程工程研究所 一种浸出废磷酸铁锂正极材料中锂的方法
CN109554545A (zh) * 2018-09-29 2019-04-02 广东邦普循环科技有限公司 一种从磷酸铁锂废料选择性提锂的方法
EP3670454A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-24 Höganäs AB (publ) Pure iron containing compound
CN109666799A (zh) * 2018-12-29 2019-04-23 武昌首义学院 从废旧锂电池材料中分离回收有价金属的方法及其应用
CN110760686A (zh) * 2019-12-13 2020-02-07 九江天赐高新材料有限公司 一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022133585A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 Queen's University At Kingston Recovery of metals from materials containing lithium and iron
CN113501510A (zh) * 2021-07-13 2021-10-15 郑州中科新兴产业技术研究院 一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收再生方法
WO2023015171A1 (en) * 2021-08-02 2023-02-09 Ascend Elements, Inc. Lithium iron phosphate (lfp) battery recycling
CN114804049A (zh) * 2022-06-13 2022-07-29 中南大学 从磷酸铁锂废旧电池中回收得到高纯磷酸铁的方法
CN114804049B (zh) * 2022-06-13 2023-12-12 中南大学 从磷酸铁锂废旧电池中回收得到高纯磷酸铁的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110203949B (zh) 一种废旧锂离子电池电解液全回收方法
CN112038722A (zh) 一种高效处理废旧磷酸铁锂正极片的方法
CN104810566B (zh) 一种废旧磷酸铁锂动力电池绿色回收处理方法
CN110343864B (zh) 微波焙烧辅助回收废旧电极材料中锂和钴的方法
CN106910889A (zh) 一种从废旧磷酸铁锂电池中再生正极活性物质的方法
CN110541077B (zh) 一种从废旧钴酸锂电池正极片中回收有价组分的方法
CN103035977A (zh) 一种从废旧锂离子电池中分离回收锂的方法
CN103280610A (zh) 一种磷酸铁锂电池正极废片回收方法
CN109167118B (zh) 磷酸铁锂电池电极材料的综合利用方法
CN109179359A (zh) 一种从磷酸铁锂废料中提取锂和磷酸铁的方法
CN109536713A (zh) 一种利用离子液体分离废旧锂离子电池正极活性物质与铝箔的方法
CN110311186A (zh) 一种从废旧锂离子电池中回收有价元素的方法
CN112164834B (zh) 一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的再生方法
CN111088430A (zh) 一种锂电池正极废弃浆料的回收处理方法
Wu et al. Selective recovery of lithium from spent lithium iron phosphate batteries using oxidation pressure sulfuric acid leaching system
CN106276842A (zh) 将废旧锂离子电池中的磷酸铁锂回收再生的方法
Yang et al. Progress and prospect on the recycling of spent lithium‐ion batteries: Ending is beginning
CN113800488B (zh) 一种磷酸铁锂废料的资源回收方法
CN103276406B (zh) 一种电化学回收锂的方法
CN110205491B (zh) 一种金属锂单质及其制备方法与应用
Qin et al. Recovery and reuse of spent LiFePO4 batteries
CN114335786A (zh) 一种磷酸铁锂正极材料再生的方法及装置
CN115584397B (zh) 一种锂离子半固态电池中锂镧锆钛氧回收方法
CN115149140B (zh) 一种从废旧磷酸铁锂电池中回收铁和锂的方法
CN114212765B (zh) 一种磷酸铁锂废粉中锂铁磷组分循环再生的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20201204

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication