CN114914569A - 利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法 - Google Patents

利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114914569A
CN114914569A CN202210517463.XA CN202210517463A CN114914569A CN 114914569 A CN114914569 A CN 114914569A CN 202210517463 A CN202210517463 A CN 202210517463A CN 114914569 A CN114914569 A CN 114914569A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
biomass
iron phosphate
phosphate battery
positive electrode
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
CN202210517463.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘志启
陈安琪
周自圆
李娜
赵鹏程
闫东强
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.)
Green Industry Innovation Research Institute of Anhui University
Original Assignee
Green Industry Innovation Research Institute of Anhui 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 Green Industry Innovation Research Institute of Anhui University filed Critical Green Industry Innovation Research Institute of Anhui University
Priority to CN202210517463.XA priority Critical patent/CN114914569A/zh
Publication of CN114914569A publication Critical patent/CN114914569A/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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/10—Obtaining alkali metals
    • C22B26/12—Obtaining lithium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/006—Wet processes
    • C22B7/007—Wet processes by acid leaching
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法，包括以下步骤：步骤1、对含有柠檬酸的生物质榨汁过滤得到滤液；步骤2、向磷酸铁锂电池正极材料加入步骤1得到的滤液，再加入氧化剂形成体系；步骤3、将步骤2得到的体系进行球磨反应，得到反应液；步骤4、将步骤3得到的反应液进行过滤，得到的滤液为含锂、磷、铁元素的溶液。本发明的优点为工艺简单，成本低，更易于进行工业化生产。

Description

利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法
技术领域
本发明涉及锂回收方法领域，具体是利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法。
背景技术
近年来新能源汽车大规模发展，随之带来的就是锂电池的大量使用。磷酸铁锂电池凭借其优渥的性能应用最为广泛，同时退役的磷酸铁锂电池日益增多。废旧磷酸铁锂的回收利用变得尤为重要，废旧锂电池的回收利用不仅可以防止其对环境的污染，而且有利于资源的综合利用，防止资源的浪费。
柠檬酸（CA），又名枸橼酸，分子式为C6H8O7，是一种重要的有机酸，为无色晶体，无臭，有很强的酸味，易溶于水。柠檬酸作为浸出剂用于锂电回收，都是将电池废料和柠檬酸溶液在加热搅拌的条件下浸出有价金属元素。而工业级的柠檬酸又通过许多工序生产，这使得应用于废旧电池回收成本增高。天然柠檬酸然柠檬酸在自然界中分布很广，很多种水果和蔬菜，尤其是柑橘属的水果中都含有较多的柠檬酸，特别是柠檬和青柠，然而由于各种不可抗拒因素导致水果和蔬菜出现腐烂变质的情况，将天然柠檬酸进行回收利用并用于废旧锂电回收不仅可以降低成本，还将腐烂变质柠檬和青柠资源化利用。
机械化学法是机械加工和化学反应在分子水平的结合，包括机械粉碎、机械压力作用下的化学反应、摩擦、机械降解聚合物、空穴效应、超声波物理化学和分子期间等等。机械化学法是在化学反应水平中，主要是指通过剪切、磨擦、冲击、挤压等手段，对固体、液体等凝聚态物质施加机械能，诱导其结构及物理化学性质发生变化，并诱发化学反应。与普通热化学反应不同，机械化，反应的动力是机械能而非热能，因而反应无须高温、高压等苛刻条件即可完成。
将天然柠檬酸与废旧电池正极材料结合，通过机械球磨的方式使二者进行充分接触反应，因机械球磨无需加热，天然柠檬酸为腐烂变质所得，故用于废旧电池回收将使成本大幅度降低。
发明内容
本发明的目的是提供利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法，以解决现有技术在锂电池中锂和其他金属难以实现低成本选择性回收的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法，包括以下步骤：
步骤1、对含有柠檬酸的生物质榨汁后过滤，得到滤液；
步骤2、以磷酸铁锂电池正极材料为原料，并以步骤1得到的滤液作为浸出剂，向原料中加入浸出剂、氧化剂形成体系，体系中原料与浸出剂的固液比为1:5~1:20，氧化剂与浸出剂的体积比为1:10~1:50；
步骤3、将步骤2得到的体系进行球磨反应，得到反应液；
步骤4、将步骤3得到的反应液进行过滤，得到的滤液为含锂、磷、铁元素的溶液。
进一步的，步骤1中，生物质为柠檬、柑橘、菠萝、青柠中的至少一种。
进一步的，步骤2中的氧化剂为双氧水。
进一步的，作为氧化剂的双氧水的质量分数为5~30%。
进一步的，步骤3中于常温条件下以100~500rpm的研磨速度球磨反应15min~150min。
进一步的，步骤（3）中球磨反应时加入氧化锆球，体系与氧化锆球质量比为1:2~1:20。
本发明针对废旧磷酸铁锂电池正极材料，提出一种利用生物质从废旧电池正极材料选择性浸出锂的方法。废旧磷酸铁锂电池正极材料加入含有丰富柠檬酸的生物质进行研磨反应，得到滤液和滤渣，其90%以上的锂被浸出在滤液中，其他有价金属浸取率较低，实现锂的选择性浸出。
现在传统的工业技术大多数是无机酸浸出，锂和铁的浸出率都在90%左右，没有选择性。与现有技术相比，本发明使用含有较为丰富柠檬酸的腐烂水果（即生物质）进行锂的浸出，锂的浸出率在90%以上，铁的浸出率在10%以下，具有显著的选择性。
由于本发明使用了腐烂的水果制造浸出剂，实现了资源的可持续利用，减少浪费。
由于本发明使用了腐烂的水果制造浸出剂，替代了传统的酸碱，降低了浸出锂时的工艺成本，对环境污染比较小。
本发明使用的腐烂水果酸性比较温和，对设备腐蚀性小，减少设备的维修费用。
本发明还使用了机械化学法，使反应更加充分，提高了锂的浸出率，同时降低了铁的浸出率。
与现有技术相比，本发明的优点为工艺简单，成本低，更易于进行工业化生产。
附图说明
图1是本发明方法流程框图。
图2是本发明实施例滤液测定结果图，图2中从左向右依次为实施例1、实施例2、实施例3的测定结果。
具体实施方式
下面结合附图1、2和实施例对本发明进一步说明。
实施例1
如图1所示，本实施例方法包括以下步骤：
（1）对含有丰富柠檬酸的柠檬、柑橘、菠萝和青柠等腐烂水果进行榨汁，并过滤取用滤液；
（2）称取2g的废旧磷酸铁锂电池正极材料粉末放入100ml研磨罐中，并向研磨罐中加入40ml的步骤（1）得到的滤液，然后向研磨罐中加入4ml质量分数为30%的双氧水以及10g氧化锆球；
（3）将上述步骤（2）完成投料后的研磨罐置于室温条件下，并且在300rpm研磨速度下球磨反应60min；
（4）步骤（3）反应结束后，将反应液进行过滤，得到的滤液为含锂、磷、铁、铝元素的溶液。
如图2所示，对本实施例步骤（4）得到的滤液进行测定，测定结果为：滤液中Li+的浸出率为98.91%，Fe2+/Fe3+的浸出率为6.61%。
实施例2
本实施例方法包括以下步骤：
（1）对含有丰富柠檬酸的柠檬、柑橘、菠萝和青柠等腐烂水果进行榨汁，并过滤取用滤液；
（2）称取4g的废旧磷酸铁锂电池正极材料粉末放入100ml研磨罐中，并向研磨罐中加入40ml的步骤（1）得到的滤液，然后向研磨罐中加入6ml质量分数为30%的双氧水以及10g氧化锆球；
（3）将上述步骤（2）完成投料后的研磨罐置于室温条件下，并且在300rpm研磨速度下球磨反应120min；
（4）步骤（3）反应结束后，将反应液进行过滤，得到的滤液为含锂、磷、铁、铝元素的溶液。
如图2所示，对本实施例步骤（4）得到的滤液进行测定，测定结果为：滤液中Li+的浸出率为98.85%，Fe2+/Fe3+的浸出率为4.45%。
实施例3
本实施例方法包括以下步骤：
（1）对含有丰富柠檬酸的柠檬、柑橘、菠萝和青柠等腐烂水果进行榨汁，并过滤取用滤液；
（2）称取2g的废旧磷酸铁锂电池正极材料粉末于100ml研磨罐中，并向研磨罐中加入20ml的步骤（1）得到的滤液，然后向研磨罐中加入4ml质量分数为30%的双氧水以及10g氧化锆球；
（3）将上述步骤（2）完成投料后的研磨罐置于室温条件下，并且在300rpm研磨速度下球磨反应120min；
（4）步骤（3）反应结束后，将反应液进行过滤，得到的滤液为含锂、磷、铁、铝元素的溶液。
如图2所示，对本实施例步骤（4）得到的滤液进行测定，测定结果为：滤液中Li+的浸出率为91.98%，Fe2+/Fe3+的浸出率为5.16%。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (6)

1.利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对含有柠檬酸的生物质榨汁后过滤，得到滤液；
步骤2、以磷酸铁锂电池正极材料为原料，并以步骤1得到的滤液作为浸出剂，向原料中加入浸出剂、氧化剂形成体系，体系中原料与浸出剂的固液比为1:5~1:20，氧化剂与浸出剂的体积比为1:10~1:50；
步骤3、将步骤2得到的体系进行球磨反应，得到反应液；
步骤4、将步骤3得到的反应液进行过滤，得到的滤液为含锂、磷、铁元素的溶液。
2.根据权利要求1所述的利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法，其特征在于，步骤1中，生物质为柠檬、柑橘、菠萝、青柠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法，其特征在于，步骤2中的氧化剂为双氧水。
4.根据权利要求3所述的利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法，其特征在于，作为氧化剂的双氧水的质量分数为5~30%。
5.根据权利要求1所述的利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法，其特征在于，步骤3中于常温条件下以100~500rpm的研磨速度球磨反应15min~150min。
6.根据权利要求1所述的利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法，其特征在于，步骤（3）中球磨反应时加入氧化锆球，体系与氧化锆球质量比为1:2~1:20。
CN202210517463.XA 2022-05-12 2022-05-12 利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法 Pending CN114914569A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210517463.XA CN114914569A (zh) 2022-05-12 2022-05-12 利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210517463.XA CN114914569A (zh) 2022-05-12 2022-05-12 利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114914569A true CN114914569A (zh) 2022-08-16

Family

ID=82766647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210517463.XA Pending CN114914569A (zh) 2022-05-12 2022-05-12 利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114914569A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111370800B (zh) 一种废旧磷酸铁锂正极材料的回收方法
CN103280610B (zh) 一种磷酸铁锂电池正极废片回收方法
CN111003736B (zh) 锂离子电池电解液综合处理方法
CN110724820B (zh) 一种利用水热法回收退役锂离子电池正极材料的方法
CN112195342A (zh) 一种酸性低共熔溶剂低温下浸出废旧锂电池中有价金属的方法
CN113629244B (zh) 一种低锂用量下失效磷酸铁锂正极材料补锂修复方法
CN103233125A (zh) 一种从废旧高温合金中提取钨、钼、铼的方法
CN112267023B (zh) 一种含氟物料两段除氟的方法
CN110217931A (zh) 一种废酸的资源化处理工艺
CN108504868A (zh) 一种回收废旧锂离子电池中金属锂的方法
CN109467261A (zh) 废旧锂电池电解液废水处理方法
CN114606386A (zh) 一种废弃锂电池磨浸回收钴和锂的工艺
CN102560122A (zh) 一种铅回收的方法
CN111704151A (zh) 废旧锂离子电池电解液中六氟磷酸锂无害化利用方法
CN102976434B (zh) 一种含铅废水的处理方法
CN114927788A (zh) 机械法无酸高选择性从磷酸铁锂正极材料中回收锂的方法
CN112095008A (zh) 一种失效锂离子电池正极材料高效清洁浸出方法
CN114914569A (zh) 利用生物质从磷酸铁锂电池正极材料选择性浸出锂的方法
CN101792862B (zh) 用废氢镍电池净化烟气回收金属的方法
CN109055748B (zh) 一种脱氟氯剂及其制备和使用其脱除氟氯的方法
CN114976336A (zh) 一种从锂电池正极材料浸出锂的方法
CN115332659A (zh) 废旧锂离子电池水下破碎回收电解液的方法
CN115295911A (zh) 一种三元正极废浆料综合回收的方法
CN114195175A (zh) 混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法
CN103936041B (zh) 一种含铝废硫酸的回收利用方法

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