废旧磷酸铁锂电池的回收工艺制造技术

本申请涉及一种废旧磷酸铁锂电池的回收工艺，包括以下步骤：对废旧电池带电破碎得到碎片；将碎片与氯化钠热解焙烧；对碎片物理筛分得到正负极粉；将正负极粉通过碱溶得到中间产物；对中间产物进行一级酸浸，得到一级浸出液和一级浸出渣；对一级浸出液中进行净化，得到净化液；从净化液中分离得到电池级碳酸锂；对一级浸出渣进行二级酸浸，得到二级浸出渣以及二级浸出液，二级浸出渣通过洗涤、干燥后得到碳粉；在二级浸出液中加入磷酸，氧化，再通入稀氨水溶液得到粗磷酸铁；在粗磷酸铁中加入硫酸进行陈化，再通过焙烧得到电池级磷酸铁。本申请具有安全可靠、高效节能、回收率高、绿色环保、简单有效的特点，适合大规模工业化生产。适合大规模工业化生产。适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
废旧磷酸铁锂电池的回收工艺


[0001]本申请涉及废旧电池回收
，尤其涉及一种废旧磷酸铁锂电池的回收工艺。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车行业快速发展，以锂电池为主的动力电池市场呈现出井喷态势。磷酸铁锂电池凭借安全性能高、稳定性好成为新能源汽车最常用的动力电池，但该类电池使用年限通常为5
‑
8年，大规模的电池将面临报废。磷酸铁锂电池中有大量稀缺的锂金属和价值较高的磷酸铁等，资源回收利用具有良好的环保价值、社会价值和经济价值，因此，如何有效处理及资源化利用是新能源领域的重大课题。
[0003]目前退役磷酸铁锂电池回收再利用技术处于起步阶段，没有形成统一成熟的工业化路线，国内外磷酸铁锂正极材料回收再利用技术，主要包括高温再生技术、生物回收技术、湿法回收技术。
[0004]高温再生技术是指利用高温焙烧将退役磷酸铁锂电池拆解下来的正极材料中的杂质去除达到直接再生或补充相应元素进行修复后达到再生，高温再生技术工艺简单、环境污染小、耗材少，仅需添加少量流失的锂、铁、磷等便可完成修复，但是该工艺对拆解得到的正极材料中杂质含量要求高，拆解过程正极材料中夹带的铝、铜等杂质不易去除除干净，对修复的电极材料电化学性能有较大影响。
[0005]生物浸出回收技术是指利用微生物进行浸出，将磷酸铁锂正极材料中的金属转化为可溶性化合物然后再选择性溶解出来，逐步回收溶液中有价金属的方法。目前针对磷酸铁锂的生物浸出技术仍处于研究阶段。由于浸出需要培育对应的微生物菌群，培育对应的微生物菌群不仅工艺复杂且培育时间较长，所以该方法要实现工业化生产有一定的困难。
[0006]湿法回收技术是指利用酸碱溶液溶解磷酸铁锂电池中的金属离子，然后通过沉淀、萃取等方法将溶解的金属以盐、氧化物等形式提取出来，达到回收废电池有价值成分的目的。由于湿法回收工艺简单、设备要求低，特别适合工业化生产，是目前研究最多也是国内外主流的退役磷酸铁锂电池回收路线。目前工业上应用最多的是将磷酸铁锂正极材料酸浸后优先回收其中珍贵的锂资源，剩余的磷铁大部分公司的做法是经沉淀回收铁后将其作为废物处理，资源回收不彻底。

技术实现思路

[0007]本申请的目的在于提供一种废旧磷酸铁锂电池的回收工艺，该工艺具有安全可靠、高效节能、回收率高、绿色环保、简单有效的特点，适合大规模工业化生产。
[0008]为此，本申请实施例提供了一种废旧磷酸铁锂电池的回收工艺，包括以下步骤：
[0009]对废旧电池带电破碎，得到碎片；
[0010]将所述碎片与氯化钠混合进行热解焙烧，以去除金属钛；
[0011]对热解焙烧后的所述碎片进行物理筛分，得到正负极粉；
[0012]将所述正负极粉通过碱溶去除金属铝，得到中间产物；
[0013]对所述中间产物进行一级酸浸，得到一级浸出液和一级浸出渣；
[0014]对所述一级浸出液中进行净化，以去除氟和磷酸根，得到净化液；
[0015]从所述净化液中分离得到电池级碳酸锂；
[0016]通过硫酸对所述一级浸出渣进行二级酸浸，得到二浸出液以及二级浸出渣，所述二级浸出渣通过洗涤、干燥后得到碳粉；
[0017]在所述二级浸出液中加入磷酸，通过氧化剂进行氧化，在氧化后的溶液中通入稀氨水溶液，得到粗磷酸铁；
[0018]在所述粗磷酸铁中加入硫酸进行陈化，再通过焙烧得到电池级磷酸铁。
[0019]在一种可能的实现方式中，所述对废旧电池带电破碎，得到碎片，包括：
[0020]在所述废旧电池破碎的过程中通入氮气，所述碎片的长度小于或等于40mm。
[0021]在一种可能的实现方式中，所述将所述碎片与氯化钠混合进行热解焙烧，以去除金属钛，包括：
[0022]将碎片与氯化钠进行混合，氯化钠与金属钛的摩尔比为6
‑
8：1；
[0023]将混合后的碎片与氯化钠进行热解焙烧，热解焙烧的过程中通入氮气进行绝氧保护，热解焙烧温度为500℃
‑
600℃，热解焙烧时间为0.5h
‑
1.5h。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述对热解焙烧后的所述碎片进行物理筛分，得到正负极粉，包括：
[0025]通过筛分、风选、磁选、涡电选工序中的至少一种分离方式得到钢壳、铜柱头以及正负极片，通过干式气流剥离机将正负极片分离得到正负极粉、铜箔以及铝箔。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述将所述正负极粉通过碱溶去除金属铝以得到中间产物，包括：
[0027]在所述正负极粉中加入2％
‑
5％氢氧化钠溶液，其中，所述正负极粉与所述氢氧化钠溶液的固液比为1:3，碱溶时间为1h
‑
2h；过滤后的滤渣为所述中间产物，所述中间产物包括磷酸铁锂、导电剂以及包裹于磷酸铁锂表面的混合物。
[0028]在一种可能的实现方式中，所述对所述中间产物进行一级酸浸，得到一级浸出液和一级浸出渣，包括：
[0029]将70％
‑
80％的所述中间产物与纯水进行浆化；
[0030]加入硫酸和双氧水溶液进行一次酸浸，酸浸时间为1.5h
‑
2.5h，酸浸温度为50℃
‑
60℃，一次酸浸后进行两次洗涤，得到一次浸渣和一次浸液；
[0031]在所述一次浸液中加入剩余的所述中间产物、硫酸和双氧水的混合溶液进行二次酸浸，酸浸时间为1.5h
‑
2.5h，温度为50℃
‑
60℃，二次酸浸后进行两次洗涤，得到二次浸渣和二次浸液；
[0032]所述一级浸出液包括所述二次浸液，所述一级浸出渣包括所述一级浸渣和所述二次浸渣。
[0033]在一种可能的实现方式中，所述对所述一级浸出液加入硫酸铝和氢氧化钠进行净化，以去除氟和磷酸根，得到净化液，包括：
[0034]在所述一级浸出液中加入所述硫酸铝和所述氢氧化钠进行初步净化，溶液的PH值为8
‑
9，反应时间为0.5h
‑
1h；
[0035]将在初步净化后的溶液中加入氢氧化钠，调节溶液的PH值为11
‑
12；
[0036]在所述溶液中加入碳酸钠，浸化温度为55℃
‑
65℃，反应时间为0.5h
‑
1.0h；
[0037]加入絮凝剂进行沉淀过滤得到所述净化液。
[0038]在一种可能的实现方式中，所述从所述净化液中分离得到电池级碳酸锂，包括：
[0039]在所述净化液中加入碳酸钠，反应温度为90℃
‑
95℃，反应时间为1h
‑
2h；
[0040]反应后离心过滤、热水洗涤、纯水浆化得到碳酸铁锂料浆；
[0041]将所述碳酸铁锂料浆送入碳化塔与二氧化碳在常温下进行碳化；
[0042]对碳化后的料浆进行过滤；
[0043]对过滤后的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧磷酸铁锂电池的回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：对废旧电池带电破碎，得到碎片；将所述碎片与氯化钠混合进行热解焙烧，以去除金属钛；对热解焙烧后的所述碎片进行物理筛分，得到正负极粉；将所述正负极粉通过碱溶去除金属铝，得到中间产物；对所述中间产物进行一级酸浸，得到一级浸出液和一级浸出渣；对所述一级浸出液中进行净化，以去除氟和磷酸根，得到净化液；从所述净化液中分离得到电池级碳酸锂；对所述一级浸出渣进行二级酸浸，得到二浸出液以及二级浸出渣，所述二级浸出渣通过洗涤、干燥后得到碳粉；在所述二级浸出液中加入磷酸，通过氧化剂进行氧化，在氧化后的溶液中通入稀氨水溶液，得到粗磷酸铁；在所述粗磷酸铁中加入硫酸进行陈化，再通过焙烧得到电池级磷酸铁。2.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池的回收工艺，其特征在于，所述对废旧电池带电破碎，得到碎片，包括：在所述废旧电池破碎的过程中通入氮气，所述碎片的长度小于或等于40mm。3.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池的回收工艺，其特征在于，所述将所述碎片与氯化钠混合进行热解焙烧，以去除金属钛，包括：将所述碎片与所述氯化钠进行混合，所述氯化钠与所述金属钛的摩尔比为6
‑
8：1；将混合后的所述碎片与所述氯化钠进行热解焙烧，热解焙烧的过程中通入氮气进行绝氧保护，热解焙烧温度为500℃
‑
600℃，热解焙烧时间为0.5h
‑
1.5h。4.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池的回收工艺，其特征在于，所述对热解焙烧后的所述碎片进行物理筛分，得到正负极粉，包括：通过筛分、风选、磁选、涡电选工序中的至少一种分离方式得到钢壳、铜柱头以及正负极片，通过干式气流剥离机将正负极片分离得到所述正负极粉、铜箔以及铝箔。5.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池的回收工艺，其特征在于，所述将所述正负极粉通过碱溶去除金属铝以得到中间产物，包括：在所述正负极粉中加入2％
‑
5％氢氧化钠溶液，其中，所述正负极粉与所述氢氧化钠溶液的固液比为1:3，碱溶时间为1h
‑
2h；过滤后的滤渣为所述中间产物，所述中间产物包括磷酸铁锂、导电剂以及包裹于磷酸铁锂表面的混合物。6.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池的回收工艺，其特征在于，所述对所述中间产物进行一级酸浸，得到一级浸出液和一级浸出渣，包括：将70％
‑
80％的所述中间产物与纯水进行浆化；加入硫酸和双氧水溶液进行一次酸浸，酸浸时间为1.5h
‑
2.5h，酸浸温度为50℃
‑
60℃，一次酸浸后进行两次洗涤，得到一次浸渣和一次浸液；在所述一次浸液中加入剩余的所述中间产物、硫酸和双氧水的混合溶液进行二次酸浸，酸浸时间为1.5h
‑
2.5h，温度为50℃
‑
60℃，二次酸浸后进行两次洗涤，得到二次浸渣和二次浸液；所述一级浸出液包括所述二次浸液，所述一级浸出渣包括所述一级浸渣和所述二次浸
渣。7.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：代超，秦小兵，廖蔚峰，叶翔，张道平，戴荣富，邓良德，
申请(专利权)人：深圳市捷晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：