[发明专利]一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法

说明书

本方案提供一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法，本方案在密闭设备中，采用低温加热的方式分离并收集废旧电池中的电解液，电池隔膜在低温加热条件下不会分解，有利于后续隔膜的回收利用，同时避免了高温加热产生大量氯化物、二恶英等有毒有害气体。本方案使用硝酸选择性浸出电池正极材料磷酸铁锂中的铁和锂，不浸出金属铜、金属铁和金属铝，将铜、铁、铝有效地一次性分离，浸出液中铜、铝、铁的浓度均小于0.1g/L，电池正极材料磷酸铁锂中的铁和锂的浸出率均大于99.2％，能够高效回收铁和锂的同时所用的硝酸还可以循环利用。本方法在回收过程中不带入阳离子杂质元素，工艺流程短，辅料能耗低，所得的镍、钴、锰、锂金属溶液纯度高，镍钴锰锂的回收率均大于99.0％。

技术领域

本发明涉及锂电池回收领域，尤其涉及一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法。

背景技术

磷酸铁锂电池由于低成本、安全性能高和循环性能良好等优点，广泛应用于新能源车领域。随着新能源产业的快速发展，未来将会有大量磷酸铁锂电池面临报废处理的问题。未经处理的电池正、负极材料以及聚烯烃隔膜等化学物质，会对生态环境造成严重污染，因此，研发一种高效的磷酸铁锂电池回收方法既有利于环境保护，又可以避免资源浪费。

磷酸铁锂电池主要包括正极、负极、电解液以及隔膜四部分，目前，磷酸铁锂电池回收工艺通常需要先将磷酸铁锂电池拆解破碎、再通过化学溶剂浸出、萃取、沉淀等工艺获取锂、钴、镍、锰等有价金属。现有工艺在拆解环节主要通过高温加热的方式对电池液和隔膜进行分选，在加热过程中产生大量含有氯化物、二恶英等有害成分的烟气，对环境产生二次污染。

另外，现有的电池回收工艺在破碎筛分后，正极电池粉中的铜、铁、铝含量依然较高，在后续回收锂的过程中，一般采用分步去除的方式进行除铝、除铁和除铜，工艺流程长、效率低，而且会产生大量的废渣，影响有价金属的回收率。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种废旧磷酸铁锂电池的回收方法，包括如下步骤：

步骤1：将经过预处理的废旧磷酸铁锂电池进行破碎，得到破碎物料；

步骤2：将所述破碎物料放于在密闭环境下加热反应，通过负压收集冷凝的电解液，得到固态物料，所述反应温度为100-250℃；

步骤3：将所述固态物料进行物理分离，得到铜、铁、铝、隔膜和电池粉，其中电池粉中铜含量为0.2％-6.0％，铝含量为0.2％-6.0％，铁含量为0.2％-6.0％；

步骤4：将所述物理分离后得到的电池粉加入浓度为10％-60％的硝酸溶液，反应2-15h，反应温度为30-80℃，过滤得到硝酸铁锂浸出液和固态废渣；

步骤5：向所述硝酸铁锂浸出液中加入水和第一PH调节剂，将所述硝酸铁锂浸出液的pH值调节至0.5-2.0，过滤得硝酸锂溶液和磷酸铁；

步骤6：向所述硝酸锂溶液中加入第二PH调节剂，将所述硝酸锂溶液的pH值调节至3.5-5.0，过滤掉杂质，向去除杂质后的硝酸锂溶液加入碳酸钠，过滤得到碳酸锂。

优选的，所述步骤3还包括如下步骤：将所述固态物料进行二次破碎，二次破碎后物料直径小于1.5cm；将所述二次破碎后的物料进行筛分，再通过磁选和重力分选得到铜、铁、铝、隔膜和电池粉。

优选的，所述步骤4还包括：将反应过程中产生的氮氧化物用水喷淋吸收，形成酸性物质循环利用。

优选的，所述步骤2中加热温度为150-200℃。

优选的，所述步骤4中所述硝酸溶液的浓度为30-50％，6-10h，反应温度更优为40-60℃。

优选的，在所述步骤4中，所述硝酸铁锂浸出液中铜、铝、铁的浓度均小于0.1g/L。

优选的，所述第一PH调节剂为氢氧化锂、碳酸锂、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或几种。