[发明专利]金属离子络合剂在废旧磷酸铁锂电池回收过程中的应用

说明书

本发明涉及一种金属离子络合剂在废旧磷酸铁锂电池回收过程中的应用。将金属离子络合剂用于废旧电池的回收过程中以排除PO₄^3‑的干扰作用，最终得到高纯碳酸锂；具体地，将废旧电池经前处理得到黑色粉末，之后将其溶于稀酸及氧化剂的复配溶液中，加热搅拌后过滤，得到含Fe、Li滤液；加入金属离子络合剂并调节pH值，得到含Li⁺富集液；将该富集液加热浓缩，之后引入CO₃^2‑，得到Li₂CO₃沉淀。本发明回收目标为市场上大量废弃的磷酸铁锂电池中的贵重锂资源，原料来源广阔，且该法可以显著提高Li₂CO₃的纯度；此外，该工艺过程简单、回收率高、成本可控，易于产业化推广应用，节约了国家宝贵的锂资源，发展了循环经济。

技术领域

本发明涉及锂资源循环再生利用技术领域，具体涉及一种金属离子络合剂在废旧磷酸铁锂电池回收过程中的应用。

背景技术

自20世纪90年代锂离子电池进入商业化以来，由于其具有电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性好以及无记忆效应等诸多优点，日渐取代其他各类二次电池，广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、便携式工具、电动自行车等领域。

目前，全球每年约产出50亿只锂电池，大多数锂电池在充放电循环1000次左右将报废，若不运用合理的技术对报废锂电池进行规范处理将严重危害人类居住的环境，同时也造成了巨大的金属资源浪费。此外，尽管我国锂资源较为丰富，全球占比达23％，但我国90％左右的锂资源分布在西部地区，由于缺电少路、气候恶劣致使资源优势无法体现。长期以来，我国锂资源年开采量仅占世界总量的5％，国内企业所需碳酸锂超过80％依赖进口。

当前，锂离子电池回收工艺分为：酸碱溶解浸出法、化学沉淀和盐析法、离子交换法、萃取法以及电沉积法。国内外废旧锂电池回收研究大部分着眼于钴酸锂体系等小型数码产品锂离子二次电池，而近年来磷酸铁锂电池发展迅速，磷酸铁锂电池回收提取工艺研究迫在眉睫。目前，回收磷酸铁锂电池正极的方法中，虽然能够在一定程度上将磷酸铁锂电池中的不同元素分离回收，但所得Li₂CO₃纯度较低，常常混有Li₃PO₄，因此限制了其再次利用。

基于此，提供一种能够有效回收废旧磷酸铁锂电池中的稀缺锂资源的方法迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种金属离子络合剂在废旧磷酸铁锂电池回收过程中的应用。本发明采用酸碱浸出法回收废旧磷酸铁锂电池中的稀缺锂资源，该法简单有效，能够将废旧电池正极材料中的稀缺元素Li以Li₂CO₃的形式回收；且通过添加适量的金属离子络合剂，可以有效排除PO₄^3-的干扰作用，避免生成Li₃PO₄，进而提高回收所得的Li₂CO₃纯度；此外，本发明回收方法流程操作简单，回收率高达80％以上；且回收得到的Li₂CO₃能够再次用于工业生产领域，从而产生巨大的经济效益。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种金属离子络合剂在电池回收过程中的应用，具体地，将金属离子络合剂用于废旧电池的回收过程中，之后处理得到碳酸锂；其中，废旧电池为废旧锂电池，金属离子络合剂为铁盐溶液。

优选地，金属离子络合剂为含铁无机盐，且含铁无机盐中铁的化合价为+3；其中，金属离子络合剂优选包括Fe₂(SO₄)₃、FeCl₃和Fe(NO₃)₃中的一种或多种。