[发明专利]一种除铜方法及废旧磷酸铁锂电芯粉制备磷酸铁的方法

说明书

本发明公开了一种除铜方法及废旧磷酸铁锂电芯粉制备磷酸铁的方法，该除铜方法主要步骤包括获得磷酸铁锂电芯粉酸浸液，其中包括Li⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺和PO₄^3‑；加热所述磷酸铁锂电芯粉酸浸液，并保持高温搅拌；向所述磷酸铁锂电芯粉酸浸液中加入络合剂，络合反应实现除铜。本发明中的除铜方法除铜效果好，且不会引入新的杂质，能够最大程度的去除酸浸液中的铜杂质并保留原有酸浸液中的其他元素含量，且工艺简单，为后续回收制备磷酸铁提供良好的基础。

技术领域

本发明属于磷酸铁锂电池回收技术领域，具体涉及一种除铜方法及该除铜方法在废旧磷酸铁锂电池回收中的应用，还涉及一种废旧磷酸铁锂电芯粉制备磷酸铁的方法。

背景技术

磷酸铁锂电池因其热稳定性好以及理论容量高等优点在新能源汽车动力方面被广泛应用。随着新能源的发展，磷酸铁锂动力电池的产量也得到了爆发式增长。但由于其受到使用寿命的制约，大量废旧的磷酸铁锂电池也造成越来越大的环保压力，因此废旧磷酸铁锂电池的回收利用成为急需解决的重要问题。

目前磷酸铁锂动力电池回收的处理方法主要分为两种：一种是修复，另一种是采用湿法冶金的方法回收有价金属。但通常锂电池正极材料高温修复后的性能并不理想；而在磷酸铁锂电池的湿法回收中，典型的产品有碳酸锂、磷酸铁等高价产物，其中采用磷酸铁锂电芯粉酸浸液制备的磷酸铁中铜的含量通常都非常高，因此在湿法回收产物的工艺中，除杂成为回收技术中的关键点。

具体的说，废旧磷酸铁锂电池经过处理后通常转变为正极粉或者电芯粉，而破碎为电芯粉由于生产效率高具有较大的工业化前景。但这也导致了电芯粉中混入了大量的铜箔粉碎后的杂质铜。目前常用的电芯粉资源化利用的一般方法为酸浸，其基本过程为酸与废粉反应，使锂、铁、磷、铜、铝等浸出至液相；而有机粘合剂与导电剂等留在固相，成为残渣。由于缺乏酸性溶液中铜的选择性脱除方法，只能将含锂母液制备为碳酸锂产品，而无法生产出高纯度的磷酸铁产物。杂质铜脱除方法的缺乏不仅造成了铁、磷资源的浪费，同时形成大量的残渣，并不是绿色回收的好方案。

常用的除铜方法主要有铁粉或金属络合剂除铜，比如公开号为CN111009660A的中国发明专利申请的技术方案中，通过向酸浸液中加入一定量的铁粉，在30-80℃进行反应实现除铜，但采用铁粉除铜效果一般，且加入铁源会破坏磷酸铁的铁磷比，后续还需要通过加入磷源进行调整，增加了工艺的繁杂程度。又比如公开号为CN112811404A的中国发明专利申请的技术方案中公开了在无机酸的作用下将磷酸铁锂料与金属络合剂作用，除去铝、铜等杂质金属，其中金属络合剂选自EDTA、PMA、PAA及HEDP中的至少一种，但这些金属络合剂特别是EDTA在酸性条件下使用效果不佳。通过上述可以看出，现有的除铜方案均存在除铜效果不佳的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种除铜方法，该除铜方法中选择的络合剂，除铜效果好，且不会引入新的杂质，能够最大程度的去除酸浸液中的铜杂质并保留原有酸浸液中的其他元素含量，且工艺简单，为后续回收制备磷酸铁提供良好的基础。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供了一种除铜方法，包括下列步骤：

获得磷酸铁锂电芯粉酸浸液，其中包括Li⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺和PO₄^3-；

加热所述磷酸铁锂电芯粉酸浸液，并保持高温搅拌；

向所述磷酸铁锂电芯粉酸浸液中加入络合剂，络合反应实现除铜。

进一步方案，所述磷酸铁锂电芯酸浸液中，Cu²⁺的浓度范围为0.5-5g/L。