[发明专利]一种磷铁渣回收电池级磷酸铁材料的方法

说明书

本发明提供了一种磷铁渣回收电池级磷酸铁材料的方法，所述方法包括如下步骤：混合磷铁渣与酸液，所得混合液进行固液分离和除杂后，得到净磷铁液；超声混合有机碳源、补剂和所述净磷铁液，所得混合液低温干燥后，得到所述电池级磷酸铁材料。本发明利用超声分散与有机碳源之间的协同作用，既能加快分子结合，控制磷酸铁沉淀成型的速率，又能阻止磷酸铁团聚，调控磷酸铁成核大小，使其粒径为纳米级；通过低温干燥技术保持磷酸铁多孔状结构，使其在合成磷酸铁锂材料时，更有利于与碳酸锂结合；采用本发明回收的磷酸铁材料制备磷酸铁锂材料时，有机碳源材料可作为还原剂，又可作为包覆材料来稳定磷酸铁锂材料的结构。

技术领域

本发明属于锂离子电池回收的领域，涉及一种磷酸铁材料回收的方法，尤其涉及一种磷铁渣回收电池级磷酸铁材料的方法。

背景技术

磷酸铁锂(LiFePO₄)作为锂离子电池的正极材料，由于其具有理论比容量高、结构稳定、循环性能良好、安全性高、无毒无害及环境友好等优点，被认为是一种理想的锂离子电池正极材料。但是随着近年来磷酸铁锂锂离子电池数量的不断增长，其使用结束后的回收问题急需解决。

目前磷酸铁锂回收的技术普遍为使用化学品进行溶解后沉淀分离出其中的有价物质。虽然湿法冶金方法可以回收大部分价格昂贵的锂，但是会剩余大量的磷酸铁渣。由于磷酸铁渣中含有含量较高的如Cu和Ni等杂质金属，造成磷酸铁晶型杂乱，被认为没有回收价值，当成一般固废处理。因此，需提供一种回收磷酸铁材料的方法，其回收得到的磷酸铁材料具有稳定的结构，并达电池级，以循环再利用。

CN 111675203A公开了一种从废旧磷酸铁锂电池中回收锂的方法，以及回收锂和磷酸铁的方法，将废旧磷酸铁锂电池经前处理后，获得正负极粉，再将正负极粉与水、浓硫酸及氨水反应，形成含锂溶液和铁磷渣，经固液分离将二者分离，获得一次浸出液和含碳铁磷渣；将正负极粉再与一次浸出液、浓硫酸及氨水反应，经固液分离，获得二次浸出液和含碳铁磷渣；含碳铁磷渣与双氧水、氨水混合反应，形成磷酸铁。其公开的回收方法时间长，回收率低，且未对回收的磷酸铁粒径进行调控。

CN 111646447A公开了一种从磷酸铁锂电池提锂后的铁磷渣中回收磷酸铁的方法。先将磷酸铁锂电池提锂后的铁磷渣与水混合调浆后，与酸反应，固液分离后，获得含铁磷离子的浸出液，再经过加铁置换除铜、树脂除铝后得到净化液，通过添加七水磷酸铁或磷酸调配磷铁比，获得一定P:Fe的合成原液，加入双氧水和氨水，调节pH获得磷酸铁前驱体沉淀，经过后处理，得到磷酸铁前驱体产品。其公开的回收方法成本高，对环境非友好，得到的磷酸铁的杂质离子含量较高。

基于以上研究，如何提供一种磷铁渣回收电池级磷酸铁材料的方法，所述方法回收率高，回收速度快，回收得到的磷酸铁材料的粒径可调控，结构稳定，能提升导电性能，杂质含量少，并且所得磷酸铁材料的结构更易于与碳酸锂混合，成为了目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷铁渣回收电池级磷酸铁材料的方法，所述方法回收率高，回收速度快，杂质含量少，回收得到的磷酸铁材料的粒径可调控，微纳米的结构更加稳定，且更易于碳酸锂混合，同时具有良好的导电性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种磷铁渣回收电池级磷酸铁材料的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)混合磷铁渣与酸液，所得混合液进行固液分离和除杂后，得到净磷铁液；

(2)超声混合有机碳源、补剂和步骤(1)所述净磷铁液，所得混合液低温干燥后，得到所述电池级磷酸铁材料。