均相膜电渗析回收废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂的方法技术

技术编号：44611126 阅读：1 留言：0更新日期：2025-03-14 13:02

本发明专利技术公开了均相膜电渗析回收废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂的方法，属于锂资源回收技术领域，步骤包括：将含有锂离子和铁离子的废旧磷酸铁锂正极材料浸出液进料至均相膜电渗析装置的淡室中循环流动，将水置于均相膜电渗析装置的浓室中循环流动，在直流电场作用下对均相膜施加电势差，仅允许锂离子透过均相膜而实现锂离子与铁离子的选择性分离，并在均相膜电渗析装置的浓室中得到分离的高纯度含锂溶液，本发明专利技术的方法能够实现磷酸铁锂正极材料浸出液中锂离子与铁离子的选择性分离，直接得到高纯度含锂溶液，操作简便，绿色环保。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂的回收方法，具体涉及均相膜电渗析回收废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂的方法，属于锂资源回收。

技术介绍

1、随着全球能源结构的调整和环境保护意识的日益增强，锂离子电池市场需求量呈现出持续增长的趋势。其中，磷酸铁锂电池以其长寿命、低成本、无毒性等显著优势，在电动汽车、储能系统等领域得到了广泛应用。然而，随着磷酸铁锂电池的大量使用，废旧电池的数量呈指数增长，而废旧磷酸铁锂电池的不当处理会带来环境污染、资源浪费等严重问题。

2、由于锂离子电池石墨负极及电解液的回收价值低，因此目前废旧锂离子电池的回收研究主要针对正极材料。废旧正极材料中含有丰富的锂、铁等有价金属，其回收工艺主要分为火法冶金和湿法冶金。火法冶金是通过高温焙烧催化还原正极材料中的高价态有价金属，经后续分离实现目标金属材料的提取，其工艺流程简单，处理量大，但存在冶炼渣中锂的损失大、能源消耗大、设备复杂、成本高等问题，所以一般不用于磷酸铁锂正极材料的回收。传统湿法冶金是利用酸或碱溶液浸出金属离子再加以回收，其中针对磷酸铁锂正极材料浸出液中有价金属的分离提取方法，主要有化学沉淀法、溶剂萃取法等。化学沉淀法是利用共沉淀原理，加入沉淀剂对有价金属进行回收。溶剂萃取法是基于萃取剂对不同离子的选择性吸附，从而实现溶液中不同混合离子的分离和萃取。上述方法虽然锂回收率高，能耗低，但操作流程繁琐，设备投资和运营成本较高，同时投加化学溶剂的循环性差，会产生大量含盐废水，处理成本增高。

3、电渗析是另一种广泛用于脱盐过程的相关技

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术提供了均相膜电渗析回收废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂的方法，能够实现磷酸铁锂正极材料浸出液中锂离子与铁离子的选择性分离，直接得到高纯度含锂溶液，操作简便，绿色环保。

2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：

3、均相膜电渗析回收废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂的方法，包括以下步骤：

4、将含有锂离子和铁离子的废旧磷酸铁锂正极材料浸出液进料至均相膜电渗析装置的淡室中循环流动，将水置于均相膜电渗析装置的浓室中循环流动，在直流电场作用下对均相膜施加电势差，仅允许锂离子透过均相膜而实现锂离子与铁离子的选择性分离，并在均相膜电渗析装置的浓室中得到分离的高纯度含锂溶液。

5、在上述技术方案的基础上，本专利技术对方案还有如下进一步的限定：

6、进一步，均相膜电渗析装置的工作电流为0～4.4a，优选为0～2.2a；

7、工作电压为直流电压0～25v，优选为0～15v；

8、工作温度为5℃～40℃，优选为15℃～40℃；

9、运行时间为10～200min，优选为10～120min；

10、工作参数根据所述废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中离子浓度进行调整。

11、进一步，均相膜电渗析装置的均相膜为单价阳离子选择性膜或自由锂选择性膜，优选为单价阳离子选择性膜，单价阳离子选择性膜特点为，在直流电场作用下，允许单价阳离子通过膜孔，而多价阳离子被阻挡在膜的一侧不能通过，进而实现单价阳离子与多价阳离子的选择性分离；

12、电极液为2～4wt％氯化钠溶液或2～4％硫酸钠溶液，优选为2～4wt％氯化钠溶液；

13、水为蒸馏水、去离子水或超纯水，优选为超纯水。

14、进一步，含有锂离子和铁离子的废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂离子与铁离子的质量浓度的比值不高于3:1，优选为1-3:1，可以列举为1:1、2:1、3:1以及它们之间的任意值；

15、含有锂离子和铁离子的废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂离子的浓度不低于100mg/l，优选为不低于1000mg/l。

16、进一步，还包括在进料至均相膜电渗析装置的淡室之前，将含有锂离子和铁离子的废旧磷酸铁锂正极材料浸出液ph值调节至2～3的操作。

17、本专利技术的有益效果在于：

18、1、相较于化学沉淀法、溶剂萃取法等传统方法，完全避免了化学药剂的投加，大量降低了二次污染，符合绿色环保理念；

19、2、能够直接、有效地实现磷酸铁锂正极材料浸出液中锂铁的分离，无需经过繁琐的中间步骤，操作简便，有利于实际工业应用；

20、3、直接得到高纯度含锂溶液，降低了后续处理难度及成本，可为后续锂资源的利用提供优质原料，促进形成完整的锂资源回收闭环。

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【技术保护点】

1.均相膜电渗析回收废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均相膜电渗析装置的工作电流为0～4.4A；工作电压为直流电压0～25V；工作温度为5℃～40℃；运行时间为10～200min。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述均相膜电渗析装置的工作电流为0～2.2A；工作电压为直流电压0～15V；工作温度为15℃～40℃；运行时间为10～120min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均相膜电渗析装置的均相膜为单价阳离子选择性膜或自由锂选择性膜；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述均相膜电渗析装置的均相膜为单价阳离子选择性膜；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含有锂离子和铁离子的废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂离子与铁离子的质量浓度的比值不高于3:1。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，含有锂离子和铁离子的废旧磷酸铁锂正极材料浸出液中锂离子与铁离子的质量浓度的比值为1-3:1。