[发明专利]一种在臭氧气氛下选择性回收磷酸铁锂电池的方法

说明书

一种在臭氧气氛下选择性回收磷酸铁锂电池的方法，属于湿法冶金领域。以废弃锂电池正极活性材料‑磷酸铁锂为原料，氯化胆碱和乙二醇组成的深共晶溶剂为浸出体系，在臭氧气氛下，得到仅含有锂的浸出溶液，其中，深共晶溶剂为反应介质，臭氧气氛为氧化剂。首先，将氯化胆碱与乙二醇进行混合加热搅拌得到深共晶溶剂。随后，在水浴条件下，将磷酸铁锂粉末与深共晶溶剂混合搅拌，并通入臭氧气氛，实现了锂的高效选择性浸出。本发明针对废弃锂电池正极活性材料‑磷酸铁锂，采用深共晶溶剂作为浸出介质，臭氧作为氧化剂，一步实现了锂的高效选择性浸出，锂的浸出效率超过90％，铁的浸出效率小于2％。该方法的工艺流程简单高效，具有极大的经济和环境效益。

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及磷酸铁锂的回收方法。

背景技术

在便捷生活和节能减排的大环境下，新能源汽车的产量逐年增加，在2020年，全球电动汽车产量达到1000万台，预计在2030年将达到2.25亿台(G.D.Tian,G.Yuan,A.Aleksandrov,et al.Fathollahi-Fard,M.Ivanov,Sustainable Energy Technologiesand Assessments,53,102447.)。目前，能量密度大、工作电压高、充放电效率高和工作寿命长的可充电锂电池，占据了新能源汽车的高端市场。其中，中国作为全球最大的新能源汽车生产国，低成本且安全的磷酸铁锂电池的装机量在2021年首次超过三元系电池，占比51.7％。考虑到锂电池平均寿命只有5～8年，从2020年，中国的汽车动力电池开始进入规模化退役期，预计到2025年废弃锂电池将超过73万吨(王韵珂，延卫，万邦龙，等，云南化工，2022，49(6))。然而，到目前为止，超过50％的废弃锂电池未被回收，这导致严重的环境污染和资源浪费。另外，作为锂电池生产量第一的中国，锂资源储量仅占世界总储量的5.9％，回收废弃锂电池可以极大缓解我国锂资源匮乏的窘境(智研咨询数据-2019年)。

对于磷酸铁锂电池的回收，火法回收往往仅作为分离活性材料的手段，需要结合固相再生或湿法浸出工艺实现金属回收再利用，并且该过程能耗较高并会造成严重的粉尘污染(王韵珂，延卫，万邦龙，等，云南化工，2022，49(6))。相比之下，采用酸性介质(硫酸，硝酸，醋酸等)的湿法回收工艺，可以通过添加氧化剂(双氧水，过硫酸钠，次氯酸钠等)的方式，实现锂的选择性浸出，该工艺流程简单、能耗较低，并且可以获得纯净的含锂浸出液和磷酸铁，但同时也会消耗大量强酸、强碱以及高成本氧化剂，并不可避免地产生大量难降解的废水(J.Kumar,R.R.Neiber,J.Park,et al.Chemical Engineering Journal,2022.431.)。