【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统及方法。
技术介绍
1、随着新能源与环境问题的日渐突出，新能源汽车以及储能市场呈现出爆发式增长景象。磷酸铁锂(lfp)电池因其高能量密度、较长的循环寿命和较高的安全稳定性而占据新能源汽车市场的70％。一般而言，磷酸铁锂电池的使用寿命为3‑10年，接下来几年即为磷酸铁锂电池的退役高峰期。大量的废弃磷酸铁锂电池如不加以回收处理，不仅会对环境造成严重污染，还会造成资源的浪费。
2、现有对磷酸铁锂正极材料的回收仅在工艺上通过引入次氯酸盐进行弱碱氧化选择性浸出，但仍存在以下问题：
3、1. 湿法回收过程中，产生的副产物（如氯化盐）无法有效回收，无法做到高价值利用。
4、2. 湿法浸出中浸出溶液ph一般在0~2之间，沉锂过程中会产生大量废水、废盐，提高生产成本。
5、3. 湿法回收过程中废水中必然夹带极少部分的锂，此部分锂损失不可避免。
技术实现思路
1、鉴于现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统及方法，通过次氯酸盐与磷酸盐类正极材料反应得到含锂溶液与金属磷酸盐残渣，含锂溶液经过碳酸化反应得碳酸锂和含氯废水，金属磷酸盐残渣经过高温固相反应的电池级磷酸盐前驱体，碳酸锂与金属磷酸盐残渣固相反应再生为电池级磷酸铁锂，实现了锂元素的闭环回收，产生的含氯废水经过双极膜电催化工艺，生成新的次氯酸盐，可返回前端循环利用
2、本专利技术采用的技术方案是，提供一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，包括：
3、浸出釜，用以接收磷酸盐类正极废料和次氯酸盐溶液，并容置所述磷酸盐类正极废料和次氯酸盐溶液反应；
4、第一压滤机，连通浸出釜，接收并分离自浸出釜的含锂溶液和金属磷酸盐残渣；
5、沉锂釜，连通第一压滤机，接收自第一压滤机所分离出的所述含锂溶液，接收沉锂剂，并容置所述含锂溶液和沉锂剂反应；
6、第二压滤机，连通沉锂釜，接收并分离自沉锂釜的碳酸锂和含氯废水；
7、清洗釜，连通第二压滤机，接收并清洗来自第二压滤机的碳酸锂；
8、过滤干燥装置，连通清洗釜，接收并过滤、干燥来自清洗釜的碳酸锂；
9、蒸发浓缩装置，连通第二压滤机，接收并蒸发浓缩来自第二压滤机的含氯废水；
10、电化学反应器，连通蒸发浓缩装置，接收自蒸发浓缩装置的含氯废水，并容置含氯废水进行电化学反应，并将电化学反应后得到的次氯酸盐溶液循环送入浸出釜；
11、第一推板窑，连通第一压滤机，接收来自第一压滤机的金属磷酸盐残渣，并高温煅烧金属磷酸盐；
12、第二推板窑，连通第一推板窑和过滤干燥装置，接收来自第一推板窑的电池级磷酸盐前驱体和来自过滤干燥装置的电池级碳酸锂，并容置电池级磷酸盐前驱体和电池级碳酸锂进行反应。
13、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：通过利用成本低廉的次氯酸盐为氧化剂，对废弃磷酸盐类正极废料进行氧化，提取得到的电池级磷酸铁和电池级碳酸盐，最后通过固相反应即可再生得到磷酸盐产品，实现了电池级磷酸盐产品的闭环再生；含氯废水中存在锂阳离子，阴离子为氯元素，含氯废水经过电催化反应能够生成新的次氯酸盐，可返回浸出釜中循环利用，实现了废水的高价值回收，实现了浸出剂的电化学循环利用，且含氯废水经过双极膜电化学反应器的多次电催化反应生成次氯酸盐过程中实现了每次极少部分锂的富集在次氯酸盐中，并随次氯酸盐回收至浸出釜，回收的次氯酸盐与新一批废弃磷酸盐类正极废料进行反应的同时，富集在次氯酸盐中的极少部分锂因与废弃磷酸盐类正极废料混合提高了锂浓度也再次参与反应，提高了锂元素的总收率，实现了锂元素的闭环回收。
14、在一种可选的实施方式中，所述过滤干燥装置包括第三压滤机和盘干机，所述第三压滤机连通所述清洗釜，接收并分离自所述清洗釜清洗后的碳酸锂和清洗废液，所述盘干机连通所述第三压滤机，接收并干燥自所述第三压滤机得到的碳酸锂。
15、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：所述第三压滤机的设置使得第三压滤机固液分离后的清洗废液循环利用，所述盘干机用于将经过所述第三压滤机后的碳酸锂进行干燥处理，得到电池级碳酸锂。
16、在一种可选的实施方式中，所述系统还包括反渗透膜，连通所述第三压滤机，接收并处理自第三压滤机的清洗废液，经管道将处理得到的去离子水送入清洗釜。
17、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：所述反渗透膜的设置，使得经过第三压滤机固液分离后的清洗废液经过所述反渗透膜后为所述清洗釜提供去离子水。
18、在一种可选的实施方式中，所述系统还包括批混机，连通所述第一推板窑和所述盘干机，接收并混合搅拌自所述第一推板窑得到的磷酸盐前驱体与所述盘干机得到的碳酸锂，并经管道将混合物料送入所述第二推板窑。
19、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：所述批混机能够将所述电池级碳酸锂和电池级磷酸铁前驱体进行搅拌混合，再进入第二推板窑进行高温煅烧，使得进入第二推板窑的碳酸锂和磷酸铁前驱体能够充分反应，再生电池级磷酸铁锂正极材料。
20、在一种可选的实施方式中，所述电化学反应器为双极膜电化学反应器，所述双极膜电化学反应器为连续流管道，所述连续流管道的内壁上镶嵌多个电极，所述连续流管道的中间设置双极膜，所述双极膜将所述双极膜电化学反应器隔离出单独的阳极室和阴极室。
21、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：所述电化学反应器设置为双极膜，可以大幅降低内部电阻，且双极膜电化学反应器设置为连续流管道能够实现高电流密度下的连续电化学反应，具有优异的水解离性能及长期使用稳定性，所述双极膜电化学反应器的阳极室经过电催化反应，将含氯废水中生成新的次氯酸盐，并返回前端循环利用，实现了废水的高价值回收，实现了浸出剂的电化学循环利用，节约了生产成本。
22、在一种可选的实施方式中，所述阴极室通过管道连接第一推板窑，所述阴极室内反应得到的氢气经管道进入所述第一推板窑中作为还原气氛。与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：所述双极膜电化学反应器的阴极室通过电催化反应生成氢气，作为所述第一推板窑的还原气氛用于磷铁残渣生成电池级磷酸铁，实现了电催化反应产生氢气的循环利用，节约了生产成本。
23、本专利技术还提供一种电化学回收磷酸盐类正极材料的方法，所述方法包括如上述任一实施例所述的装置，包括以下步骤：
24、s1：将磷酸盐类正极废料与次氯酸盐溶液在所述浸出釜进行混合，进行弱碱化反应，经过所述第一压滤机进行固液分离，得到含锂溶液和金属磷酸盐残渣；
25、s2：将所述含锂溶液在所述沉锂釜经过碳酸化反应，经过所述第二压滤机进行固液分离，得到碳酸锂和含氯废水；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，其特征在于，所述过滤干燥装置包括第三压滤机（7）和盘干机（11），所述第三压滤机（7）连通所述清洗釜（4），接收并分离自所述清洗釜（4）清洗后的碳酸锂和清洗废液，所述盘干机（11）连通所述第三压滤机（7），接收并干燥自所述第三压滤机（7）得到的碳酸锂。
3.根据权利要求2所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，其特征在于，还包括反渗透膜（10），连通所述第三压滤机（7），接收并处理自第三压滤机（7）的清洗废液，经管道将处理得到的去离子水送入清洗釜（4）。
4.根据权利要求2所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，其特征在于，还包括批混机（12），连通所述第一推板窑（8）和所述盘干机（11），接收并混合搅拌自所述第一推板窑（8）得到的磷酸盐前驱体与所述盘干机（11）得到的碳酸锂，并经管道将混合物料送入所述第二推板窑（9）。
5.根据权利要求1所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，其特征在于，所述电化
6.根据权利要求5所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，其特征在于，所述阴极室（32）通过管道连接第一推板窑（8），所述阴极室（32）内反应得到的氢气经管道进入所述第一推板窑（8）中作为还原气氛。
7.一种电化学回收磷酸盐类正极材料的方法，所述方法包括如权利要求1~6任一所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的方法，其特征在于：
9.根据权利要求7所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的方法，其特征在于：在所述S3中，所述含氯废水在所述蒸发浓缩装置中蒸发浓缩至15~20g/L。
10.根据权利要求7所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，其特征在于，所述过滤干燥装置包括第三压滤机（7）和盘干机（11），所述第三压滤机（7）连通所述清洗釜（4），接收并分离自所述清洗釜（4）清洗后的碳酸锂和清洗废液，所述盘干机（11）连通所述第三压滤机（7），接收并干燥自所述第三压滤机（7）得到的碳酸锂。
3.根据权利要求2所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，其特征在于，还包括反渗透膜（10），连通所述第三压滤机（7），接收并处理自第三压滤机（7）的清洗废液，经管道将处理得到的去离子水送入清洗釜（4）。
4.根据权利要求2所述的一种电化学回收磷酸盐类正极材料的系统，其特征在于，还包括批混机（12），连通所述第一推板窑（8）和所述盘干机（11），接收并混合搅拌自所述第一推板窑（8）得到的磷酸盐前驱体与所述盘干机（11）得到的碳酸锂，并经管道将混合物料送入所述第二推板窑（9）。
5.根据权利要求1所述的一种电化学回...
【专利技术属性】
技术研发人员：申屠华剑，谭江豪，王本平，李圣洁，周晨晨，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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