一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法及碳酸锂技术

本发明专利技术提供了一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法及碳酸锂，涉及电池回收技术领域。具体而言，包括如下步骤：1)精细化拆解废旧磷酸铁锂电池并得到正极片，将其分解得到活性粉料；2)将活性粉料与酸、氧化剂混合反应并得到粗锂溶液；3)采用碱液两步法沉淀粗锂溶液的杂质离子并得到精锂溶液；4)向精锂溶液中添加可溶性碳酸盐并得到碳酸锂产品。本发明专利技术的工艺流程短、操作简单，对锂的浸出率高，能够很大程度地去除铁、磷、铜、铝等杂质，进而获得回收率高、纯度高的碳酸锂产品，适合于工业化应用。适合于工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法及碳酸锂


[0001]本专利技术涉及电池回收
，具体而言，涉及一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法及碳酸锂。

技术介绍

[0002]磷酸铁锂电池是一种使用磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料、碳作为负极材料的锂离子电池；具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好等诸多优势，在新能源汽车领域、启动电源和储能元件上存在有广阔的市场。然而，随着电动汽车行业迅速发展以来，磷酸铁锂电池的报废量也在与日俱增；预计到2025年全球新能源汽车的保有量将达2500万辆；根据锂电池装机量及其使用寿命，预计2025年，废旧锂电池(磷酸铁锂和三元电池)退役量将达到70万吨，2030年将达到200万吨。由于锂电池的材料特殊性，内部含有钴、镍、锰、锂和含氟化合物以及有机溶剂等有价值和有害的物质，必须对其进行合理的回收处理，一方面避免其造成的二次污染，同时得到有价值的金属元素来缓解上游因资源问题对正极材料生产行业带来的困境，并实现废旧动力电池的全生命周期的闭环处理。基于磷酸铁锂电池的高安全性和热稳定性，其在目前的回收退市场中占比很高；同时随着目前资源市场的管控与激烈的争夺，电池用碳酸锂材料已经涨了近10倍高达50万元/吨，因而针对铁锂型废旧锂离子动力电池实施高效、及时、优先的提锂显得格外重要。
[0003]目前对退役的废旧锂离子电池的处理主要包括火法和湿法处理；相比于火法处理，湿法回收处理比较成熟、能耗低、回收率高和便于生产和规模化。常规的湿法一般采用酸或碱对正极活性物质进行溶解、净化、蒸发结晶等处理得到相应的盐类。
[0004]专利CN 113774225A公开了一种从废旧磷酸铁锂电池中选择性浸出锂的方法，过程中采用碱浸除铝，将磷酸铁锂粗料与硫酸铵混合后球磨以改变锂的活性，再进行湿法浸出除杂；该专利技术中过程使用试剂量较多，工艺流程相对较长，操作步骤多，并且未对杂质去除率进行说明及废渣磷酸铁的处理，对环境等带来一定的影响。
[0005]专利CN 106191466A公开了一种从废旧磷酸铁锂电池中回收锂的方法，通过煅烧整体电芯后得到正负极混合粉料，用碱液进行除铝，再依次采用强酸和碱液进行浸出和除杂，采用硫化钠进行除铜，最后再进行沉锂。该专利方法过程流程长，试剂种类和消耗量多，且正负极混合料对湿法流程的浸出率和实际消耗量影响较大，过程使用硝酸会有有害气体产生的风险不利于环保，且未提及相关浸出率值和除杂效果；另外酸浸后得到了碳渣和磷酸铁渣的混合物，影响后续的干燥或湿法再次处理。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一目的在于提供一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，针对于废旧磷酸铁锂电池回收中锂的浸出率、除杂率偏低的问题，提供了一种废旧电池中外壳、正负极片和极耳的高效回收的精细化拆解，并进行对正极活性物质高效选择性提锂的湿法
回收，最终实现废旧磷酸铁锂电池的有价金属全流程回收。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，包括如下步骤：
[0009](1)拆解废旧磷酸铁锂电池并得到正极片，将所述正极片分解得到活性粉料；
[0010](2)将所述活性粉料的溶液与酸、氧化剂混合，进行浸出反应；将反应后的混合液固液分离，得到粗锂溶液；
[0011](3)调节所述粗锂溶液的pH至1.5～3.5，进行固液分离后再次调节液相的pH至7～9，再次进行固液分离并得到精锂溶液；
[0012](4)向所述精锂溶液中添加可溶性碳酸盐，经沉淀反应后得到碳酸锂。
[0013]优选地，在步骤(1)中，所述分解包括热解处理和粉碎处理中的至少一种；更优选地，所述热解处理的温度为350℃～550℃，所述热解处理的时间为2h～5h；更优选地，经所述粉碎处理后，所述活性粉料的粒径为50目～150目。
[0014]优选地，在步骤(2)中，所述酸包括硫酸、盐酸、硝酸、柠檬酸或乙酸中的至少一种；所述氧化剂包括双氧水、氯酸钠和氧气中的至少一种。
[0015]优选地，在步骤(2)中，以物质的量计，所述活性粉料、所述酸和所述氧化剂的混合比例为1：(0.5～1)：(1～2.5)；其中，所述活性粉料的物质的量以锂的物质的量计。
[0016]优选地，在步骤(2)中，所述浸出反应的温度为50℃～90℃，所述浸出反应的时间为2h～5h。
[0017]优选地，在步骤(2)中，所述固液分离包括：将反应后的混合液进行第一次固液分离，得到第一滤液和第一滤饼；浸出所述第一滤饼并进行第二次固液分离，得到第二滤液；合并所述第一滤液和所述第二滤液后得到粗锂溶液。
[0018]优选地，在步骤(3)中，pH调节剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或碳酸氢钠中的至少一种；更优选地，所述pH调节剂为浓度为20％～40％的水溶液。
[0019]优选地，在步骤(3)中，在进行pH调节的过程中，保持所述粗锂溶液的温度为50℃～80℃；更优选地，在每次pH调节后还包括：保持pH条件并反应1h～3h。
[0020]优选地，在步骤(4)中，所述可溶性碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾和碳酸铵中的至少一种。
[0021]优选地，在步骤(4)中，以物质的量计，所述可溶性碳酸盐和所述精锂溶液的混合比例为(0.7～1.3)：1；其中，所述精锂溶液的物质的量以锂的物质的量计。
[0022]优选地，在步骤(4)中，所述沉淀反应的温度为60℃～100℃。
[0023]优选地，在步骤(4)前还包括：浓缩处理所述精锂溶液。
[0024]优选地，在步骤(4)的所述沉淀反应后还包括：固液分离反应后的混合液，经洗涤和干燥后得到碳酸锂。
[0025]本专利技术的第二目的在于提供一种碳酸锂产品，通过所述的利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法制备得到，具有回收率高、纯度高等优势。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027](1)本专利技术的工艺流程实现了对废旧磷酸铁锂电池的精细化拆解，工艺流程短、操作简单，适合工业化应用。(2)本专利技术的工艺方法对锂的浸出率高，能够很大程度地去除铁、磷、铜、铝等杂质，进而获得回收率高、纯度高的锂产品；经实验分析，当采用本专利技术的工艺
流程提锂时，锂的浸出率高达99.57％，其中含锂净化液中铁、磷、铜、铝等杂质的综合去除率均＞99％，解决了现有技术锂的浸出提取率低的问题。
具体实施方式
[0028]下面将结合具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)拆解废旧磷酸铁锂电池并得到正极片，将所述正极片分解得到活性粉料；(2)将所述活性粉料的溶液与酸、氧化剂混合，进行浸出反应；将反应后的混合液固液分离，得到粗锂溶液；(3)调节所述粗锂溶液的pH至1.5～3.5，进行固液分离后再次调节液相的pH至7～9，再次进行固液分离并得到精锂溶液；(4)向所述精锂溶液中添加可溶性碳酸盐，经沉淀反应后得到碳酸锂。2.根据权利要求1所述的利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述分解包括热解处理和粉碎处理中的至少一种；优选地，所述热解处理的温度为350℃～550℃，所述热解处理的时间为2h～5h；优选地，经所述粉碎处理后，所述活性粉料的粒径为50目～150目。3.根据权利要求1所述的利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述酸包括硫酸、盐酸、硝酸、柠檬酸或乙酸中的至少一种；和/或，所述氧化剂包括双氧水、氯酸钠和氧气中的至少一种；优选地，以物质的量计，所述活性粉料、所述酸和所述氧化剂的混合比例为1：(0.5～1)：(1～2.5)；其中，所述活性粉料的物质的量以锂的物质的量计。4.根据权利要求1所述的利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述浸出反应的温度为50℃～90℃，所述浸出反应的时间为2h～5h。5.根据权利要求1所述的利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔科伟，刘持欢，文定强，冉建军，郑江峰，
申请(专利权)人：广东佳纳能源科技有限公司清远佳致新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：