【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池材料，尤其涉及一种利用熔盐电解从磷酸铁锂废料中回收锂、铁、磷的方法以及高纯度磷酸锂。
技术介绍
1、锂离子电池(libs)在电气化运输和存储可再生能源的快速增长中发挥着不可或缺的作用。由于锂离子电池的寿命有限，大量退休的废旧电池将危及资源的可持续性，造成环境污染。因此，回收废弃的锂电池已成为整个电池供应链的重要步骤。磷酸铁锂(lifepo4，lfp)因其制备成本低、安全性高、循环性能好而被广泛用作电池材料，回收废旧的lfp电池是必要的。
2、目前，回收磷酸铁锂的主要方法有火法和湿法回收工艺，由于lifepo4结构非常稳定，通过火法工艺很难将li元素回收，通常是火法与湿法联合使用。湿法工艺是利用无机酸(硫酸、盐酸、硝酸、磷酸)和氧化剂选择性的提取li或完全在酸溶液中溶解，湿法具有金属浸出高、回收效率高的优点，但湿法工艺均存在大量酸碱消耗，废水废气处理量大等缺陷。
3、现有技术采用热酸浸出氧压水热得到磷酸铁，再经碱沉工艺分离出锂盐，该工艺虽分离出锂盐和磷酸铁，但工艺过程复杂需要大量酸碱氧化剂及添加剂，废水处理量大，能源消耗高。因此，需要开发一种绿色高效的磷酸铁锂浸出系统，减少废物排放和能源消耗。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提供了一种利用熔盐电解从磷酸铁锂废料中回收锂、铁、磷的方法以及高纯度磷酸锂，本申请通过将氯化物熔盐体系和电化学工艺进行组合，实现了高纯磷酸锂和金属铁的回收，且本工艺的电解效率高、工艺操作性强以及不涉及任何酸碱试剂的使用，属
2、第一方面，本申请提供了一种利用熔盐电解从磷酸铁锂废料中回收锂、铁、磷的方法，方法包括：s100、获得licl-mcl熔盐，licl-mcl熔盐为熔融状态，将磷酸铁锂废料加入到licl-mcl熔盐中，在惰性气氛下进行电解，得到附着在阴极极板上的产物金属铁a、阳极产物和熔盐电解液，所述熔盐电解液中包括li3po4和从阴极极板上脱落的金属铁b；s200、将熔盐电解液进行过滤，得到含li3po4和金属铁b的滤渣，以及滤液；s300、将滤渣置于水中，磁吸、洗涤，得到高纯度磷酸锂以及金属铁b，其中，m选自na元素、k元素中的至少一种。本申请以licl-kcl/nacl熔盐为反应体系，利用高温熔盐(熔融状态)电解回收磷酸铁锂，全过程不消耗酸和碱，相比传统湿法处理更加环保，同时能够保证li元素、fe元素、p元素高效回收，可见，本申请通过熔盐结合电解的方式可以将废旧资源的磷酸铁锂废料转化为可再利用资源的高纯度磷酸锂和金属铁，有助于建立循环回收模式，减少资源的浪费和废物排放，实现资源的节约利用，且在电解过程中本申请可以将低纯licl转化为高纯li3po4，实现了对licl的提纯效果，还提高了经济效益。
3、本工艺电解过程中需要全程隔绝氧气，即须在无氧气氛下电解，例如在惰性气氛下进行电解，因为电解过程中，阴极产金属铁，当有氧气存在时，不可避免会发生氧化反应，产生氧化铁，影响产物li3po4的纯度。涉及反应如下：
4、i)阴极反应fe2++2e-→fe；
5、ii)阳极反应2cl--2e-→cl2；
6、iii)总反应lifepo4+2licl→fe+li3po4+cl2↑。
7、在一些实施方式中，在步骤s100中，获得licl-mcl熔盐包括：将含licl的物料与含mcl的物料置于350℃至800℃条件下加热，得到熔融状态的licl-mcl熔盐，在licl-mcl熔盐中，licl和mcl的摩尔比为k，0.15≤k≤4.0。优选地，1.6≤k≤1.9。本申请通过高温加热使得熔盐达到熔融状态，当熔盐达到熔融状态后投入磷酸铁锂废料，此时，磷酸铁锂结构被打破以li+、fe2+、po43-离子形式存在于熔盐中，通过电解以使li+和po43-结合生成li3po4。调控licl和mcl的摩尔比k在合适范围，不仅使磷酸铁锂废料可以更好的溶解，提高fe、li/p回收率，且还可以降低电解温度。
8、在一些实施方式中，含licl的物料中，licl的纯度为80wt％～95wt％，含licl的物料中的杂质包括nacl、kcl、mgcl2、cacl2、alcl3中至少一种。本申请进一步调控含licl的物料中licl的纯度在上述范围，利于提高电解时的电解效率进而低能耗得到高纯li3po4，若含licl的物料中licl的纯度过低(例如低于80％)，会导致熔盐杂质过多，影响熔盐性质，一方面不利于磷酸铁锂废料结构的完全打破，导致fe、li/p回收率降低，且影响产物li3po4纯度，另一方面，熔盐杂质过多会需要更高的熔融温度和电解温度，影响电解效率，能耗增加。
9、在一些实施方式中，在步骤s100中，licl-mcl熔盐与磷酸铁锂废料的质量比为(2～30):1。优选地，licl-mcl熔盐与磷酸铁锂废料的质量比为(8～30):1。licl-mcl熔盐中的licl作为反应物参与电解反应，即li+和po43-结合生成li3po4过程中，一份li+来自于lifepo4(磷酸铁锂废料)，两份li+来自于licl。熔盐加电解不仅能实现lifepo4的回收，还能将低纯licl转化为高纯li3po4，属于li提纯的过程，实现经济效益最大化。
10、在一些实施方式中，在步骤s100中，磷酸铁锂废料中lifepo4的质量百分含量为w％，95％≤w％≤100％。磷酸铁锂废料中只含有少量碳及有机物质，并且有些废料经处理(例如焙烧)后lfp含量可以默认为100％。
11、在一些实施方式中，在步骤s100中，电解的条件包括：电解温度：350℃至800℃，电解电压：2.0v至4.0v。电解温度与熔盐的熔融温度相关联，调控licl和mcl的摩尔比k在优选范围(1.6≤k≤1.9)，可以进一步降低电解温度至350℃～500℃，进而实现低温电解、减小能耗，且兼顾fe、li/p的高回收率以及得到高纯li3po4产物。
12、在一些实施方式中，在步骤s100中，阳极产物包括氯气。氯气经收集装置富集，属于附加经济收入。
13、在一些实施方式中，步骤s200中，滤液含熔融状态的licl和mcl，将滤液返回至步骤s100中继续熔盐电解所述磷酸铁锂废料。滤液为含熔融状态的licl和mcl，其经循环至步骤s100中继续溶解磷酸铁锂，实现整体循环。
14、在一些实施方式中，在步骤s200中，过滤为高温过滤，高温过滤的温度为350℃至550℃。高温过滤是为防止熔盐冷却，高温过滤后得到含熔融状态licl和mcl的滤液以及含li3po4和金属铁b的滤渣，保障了fe、li/p的高回收率以及li3po4的高纯度。
15、在一些实施方式中，金属铁a的产量大于金属铁b的产量。在本申请中，产物金属fe是通过两部分回收获得，大部分是阴极本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用熔盐电解从磷酸铁锂废料中回收锂、铁、磷的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S100中，获得LiCl-MCl熔盐包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S100中，所述LiCl-MCl熔盐与磷酸铁锂废料的质量比为(2～30):1；
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S100中，所述LiCl-MCl熔盐中的LiCl作为反应物参与电解反应。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S100中，所述阳极产物包括氯气。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S100中，所述电解的条件包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，电解温度：350℃至500℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S200中，满足以下条件中的至少一者：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属铁a的产量大于所述金属铁b的产量。
10.权利要求1～9任一项所述的方法
...【技术特征摘要】
1.一种利用熔盐电解从磷酸铁锂废料中回收锂、铁、磷的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s100中，获得licl-mcl熔盐包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s100中，所述licl-mcl熔盐与磷酸铁锂废料的质量比为(2～30):1；
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤s100中，所述licl-mcl熔盐中的licl作为反应物参与电解反应。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s100中...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，王奎虎，孙亮亮，张迪，吴乐谋，
申请(专利权)人：江苏新锂元科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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