一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺的制作方法

本发明涉及水浸提锂，具体涉及一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺。

背景技术：

1、磷酸铁锂电池作为一种性能优异的能力电池，已成为新能源电动汽车的首选。随着新能源汽车产业的快速发展，磷酸铁锂电池的需求将高速增长，而废旧磷酸铁锂电池的回收利用也成为一个重要问题。磷酸铁锂电池的正极由具有橄榄石结构的磷酸铁锂制成，负极由石墨组成，磷酸铁锂电池在充电过程中，正极中的锂离子通过聚合物隔膜向负极迁移，在放电过程中，负极中的锂离子通过隔膜向正极迁移。锂离子多富集在磷酸铁锂电池的正极，由于负极石墨对锂离子具有良好的吸附性能，在负极材料上仍有大量的锂离子残留。

2、现有技术中的磷酸铁锂电池中的锂回收多主要集中在磷酸铁锂电池正极上，对磷酸铁锂正极材料上的锂和其他金属离子进行回收，由于负极石墨具有良好的吸附性能，金属离子容易吸附在石墨上，对负极材料上锂离子进行回收后，在负极材料上仍有大量的锂离子残留，从负极材料上回收锂离子的难度较大，锂离子的回收再生率有待进一步提高。

3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，用于解决现有技术中的磷酸铁锂负极材料对具有良好吸附性能，磷酸铁锂电池负极材料上富集的锂离子回收难度大，锂离子的回收再生率有待进一步提高的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，包括以下步骤：

4、s1、对废旧磷酸铁锂电池进行放电处理，然后，将废旧磷酸铁锂电池的金属外壳破开，拆解分离得到隔膜、正极片以及负极片；

5、s2、将负极片加入到粉碎机中粉碎，过60-80目筛网，得到负极粉；

6、s3、将负极粉放置到马弗炉中进行氧化焙烧，得到焙烧负极粉；

7、s4、将焙烧负极粉、酸性水溶液和络合剂加入到三口烧瓶中搅拌，向三口烧瓶中加入5wt％氢氧化钠水溶液调节体系ph＝3-4，三口烧瓶温度升高至50-60℃，反应4-5h，抽滤，滤饼用酸性水溶液淋洗，得到含锂滤液与滤饼；

8、s5、含锂滤液转移到三口烧瓶中搅拌，向三口烧瓶中加入35wt％碳酸钠水溶液，调节体系ph＝8-10，三口烧瓶温度降低至10-20℃，搅拌20-30min，后处理得到碳酸锂粗品；

9、s6、将碳酸锂粗品与去离子水加人到三口烧瓶中搅拌，室温下向三口烧瓶中通入二氧化碳，反应40-60min，抽滤，滤饼用少量去离子水洗的，滤液转移到另一个洗净的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至75-85℃，反应1-2h，后处理得到碳酸锂成品。

10、进一步的，所述步骤s1中的放电处理为：将废旧磷酸铁锂电池置于10g/l的nacl水溶液中浸泡24h，然后将其打捞起来沥干，放置到温度为65-75℃的干燥向中干燥8-10h。

11、进一步的，所述步骤s3中氧化焙烧操作为：将负极粉放置到惰性气体保护的马弗炉中，马弗炉温度升高至700-800℃，保温30-40min，将纯度高于99.5％的氧气以3-5l/min的流速通入到马弗炉中，保温焙烧60-90min，焙烧结束，马弗炉温度降低至室温，得到焙烧负极粉。

12、进一步的，所述步骤s4中的酸性水溶液由盐酸、硫酸、硝酸中的一种与水混合后制备而成，酸性水溶液的浓度为2mol/l。

13、进一步的，所述步骤s4中负极粉、酸性水溶液和络合剂的重量比为1:10:0.2，所述络合剂由乙二胺四乙酸、氨基三乙酸、葡萄糖酸钠中的一种或多种组成。

14、进一步的，所述步骤s5的后处理步骤操作为：反应完成之后，抽滤，滤饼用饮用水淋洗后抽干，滤饼放置到温度为75-85℃的干燥箱中，干燥8-10h，得到碳酸锂粗品。

15、进一步的，所述步骤s6中碳酸锂粗品与去离子水的重量比为1:8，所述后处理步骤包括：反应完成之后，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用去离子水淋洗后抽干，滤饼转移到温度为75-85℃的干燥箱中干燥10-12h，得到碳酸锂成品。

16、本发明具备下述有益效果：

17、1、本发明的废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂过程中，通过对磷酸铁锂电池负极材料进行粉碎后过筛，得到粒径大小相对均匀的石墨粉；石墨粉在马弗炉中进行高温氧化焙烧时，先使用惰性气体进行保护，惰性气氛加热使负极粉的氧化受到抑制，能够促进负极粉中的结合剂软化与负极粉分离，在高温状态下通入高纯度氧气，氧气与负极粉发生焙烧氧化，经过电镜扫描分析，负极粉的表面组织中，石墨鳞片状颗粒浓度大，且区域比较大，焙烧负极粉表面组织鳞片状大大减少，无整形相碳增多，说明样品焙烧氧化将负极粉表面组织破坏，降低了其对金属离子的吸附性能，提高锂离子从负极粉中的浸提率。

18、2、本发明的废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂过程中，通过酸性水溶液与络合剂相互配合对焙烧负极粉中的金属离子进行浸提，在酸性环境中，焙烧负极粉中的贵金属以金属离子的形式存在于浸提液中，并与焙烧负极粉上的羟基或酚羟基络合富集在焙烧负极粉上，络合剂加入，使得金属离子与络合剂络合，将金属离子从焙烧负极粉上剥离，提高锂离子的浸提率，降低了负极材料上的锂离子残留。

技术特征：

1.一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，其特征在于，所述步骤s1中的放电处理为：将废旧磷酸铁锂电池置于10g/l的nacl水溶液中浸泡24h，然后将其打捞起来沥干，放置到温度为65-75℃的干燥箱中干燥8-10h。

3.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，其特征在于，所述步骤s3中氧化焙烧操作为：将负极粉放置到惰性气体保护的马弗炉中，马弗炉温度升高至700-800℃，保温30-40min，将纯度高于99.5％的氧气以3-5l/min的流速通入到马弗炉中，保温焙烧60-90min，焙烧结束，马弗炉温度降低至室温，得到焙烧负极粉。

4.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，其特征在于，所述步骤s4中的酸性水溶液由盐酸、硫酸、硝酸中的一种与水混合后制备而成，酸性水溶液的浓度为2mol/l。

5.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，其特征在于，所述步骤s4中负极粉、酸性水溶液和络合剂的重量比为1:10:0.2，所述络合剂由乙二胺四乙酸、氨基三乙酸、葡萄糖酸钠中的一种或多种组成。

6.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，其特征在于，所述步骤s5的后处理步骤操作为：反应完成之后，抽滤，滤饼用饮用水淋洗后抽干，滤饼放置到温度为75-85℃的干燥箱中，干燥8-10h，得到碳酸锂粗品。

7.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，其特征在于，所述步骤s6中碳酸锂粗品与去离子水的重量比为1:8，所述后处理步骤包括：反应完成之后，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用去离子水淋洗后抽干，滤饼转移到温度为75-85℃的干燥箱中干燥10-12h，得到碳酸锂成品。

技术总结
本发明公开了一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，属于水浸提锂技术领域。本发明用于解决现有技术磷酸铁锂负极材料对具有良好吸附性能，磷酸铁锂电池负极材料上富集的锂离子回收难度大，锂离子的回收再生率有待进一步提高的技术问题，一种废旧磷酸铁锂电池负极材料水浸提锂工艺，包括以下步骤：对废旧磷酸铁锂电池进行放电处理，然后，将废旧磷酸铁锂电池的金属外壳破开，拆解分离得到隔膜、正极片以及负极片。本发明通过氧化焙烧破坏负极材料的表面结构和酸性环境中锂离子与络合剂反应，将锂离子从负极材料上剥离提取出来，降低了提取后负极材料上的锂离子残留，提高了锂离子的再生回收率。

技术研发人员：孙朝军,徐厚宝,秦俊,王乐
受保护的技术使用者：安徽南都华铂新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14