本发明涉及锂离子电池回收领域,尤其涉及一种三元锂电池回收锂的方法。
背景技术:
1、锂离子动力电池是新能源车的核心部件,而随着新能源车的快速发展,锂离子动力电池的保有量迅速提升。与此同时,废旧锂离子电池的回收也受到广泛的关注,尤以废旧三元锂离子电池回收最受关注,使得废旧三元锂离子电池资源化进入发展快车道。
2、目前回收废旧锂离子电池的有价金属主要有湿法和火法,湿法工艺通常是将废旧电池正极酸浸或者碱浸,再经过多级萃取、沉淀、过滤等过程,得到单一金属产品,但是湿法回收工艺产生的废水量大且处理成本高,限制了湿法工艺的应用;火法工艺对原料要求低,能大批量处理废旧电池原料,得到金属混合物或者金属合金,但是火法工艺高耗能,废气产生量大。传统火法与湿法相结合一般是先火法煅烧将金属还原,再用湿法将金属分离。然而这种方法最后得到的大多是前驱体,不能直接应用于电极材料。
3、磷酸铁锂的理论比容量为170mah/g,产品实际比容量可超过140mah/g,是最安全的锂离子电池正极材料,不含任何对人体有害的重金属元素,目前仍有大量应用。
技术实现思路
1、基于此,本发明的目的在于,提供一种从废旧三元电池中回收锂的方法。通过湿法选择性提锂和火法合成电池级磷酸铁锂,实现锂的高效回收利用。
2、一种废旧三元锂电池正极材料回收锂的方法,包括以下步骤:
3、对废旧电池进行拆解,分离出正极;
4、将所述正极加入过磷酸钙酸浸,过滤后得到浸出渣和浸出液;
5、将所述浸出液流入除钙镁树脂,得到富含锂溶液;
6、将所述富含锂溶液蒸干,得到含磷酸二氢锂结晶;
7、将所述含磷酸二氢锂结晶与氧化铁、碳源混合,煅烧后得到电池级磷酸铁锂。
8、本发明通过对废旧电池进行拆解,分离出正极,随后采用过磷酸钙溶液浸出所述正极,过磷酸钙溶液本身微溶于水,且溶解后呈弱酸性,可以溶解出正极材料的锂,而不溶解其他金属;过滤后的浸出渣为不溶的正极材料和未反应的过磷酸钙,浸出液主要成分是磷酸二氢锂;再将浸出液流入除钙镁树脂,除去其中的少量钙离子,纯化磷酸二氢锂溶液;随后将磷酸二氢锂溶液蒸干,再将得到的磷酸二氢锂结晶与氧化铁、碳源混合,煅烧得到符合国标的电池级磷酸铁锂。
9、作为一种优选方案,所述酸浸还加入草酸,草酸酸性适中,可以加速溶出正极材料中的锂。
10、作为一种优选方案,所述酸浸中草酸的质量分数为2-5%,草酸浓度过低,加速溶解的效果不明显,浓度过高,则可能溶解出其他金属。
11、作为一种优选方案,所述酸浸的液固比(ml:g)为5-20:1,液固比过高,锂的浸出率无明显提高,且后续蒸干时间增加,液固比过低,锂的浸出率较低,导致回收率低。
12、作为一种优选方案,所述酸浸时间为4-10h,酸浸温度为60-100℃,酸浸时间过短,温度过低可能导致浸出不完全,锂的回收率过低;酸浸时间过长,温度过高对锂的回收率无明显提高,且会使草酸迅速分解。
13、作为一种优选方案,所述碳源为葡萄糖,蔗糖,石墨中的至少一种,所述碳源价廉易得,且在煅烧时容易形成碳膜,包覆效果较好。
14、作为一种优选方案,所述蒸干温度为60-90℃,蒸干温度适中能同时保证效率,又能避免磷酸二氢锂结晶的分解。
15、作为一种优选方案,所述煅烧温度为400-800℃,煅烧时间为3-8h,在高温烧结下制备磷酸铁锂,实现原位碳包覆,且能均匀包覆。
16、本发明通过湿法和火法结合,首先采用过磷酸钙和草酸将正极材料中的锂浸出分离,得到主要成分为磷酸二氢锂的浸出液,过滤后流入除钙镁树脂进一步纯化,随后蒸干结晶,最后将磷酸二氢锂结晶烧结得到电池级磷酸铁锂。本发明所述回收锂的方法,最终得到电池级磷酸铁锂,在合成过程中实现三价铁的还原和碳的原位包覆;且碳源具有较强的还原能力,能降低反应温度,同时缩短反应时间;碳源在还原过程中呈分子级分散状态,能对磷酸铁锂的均匀包覆,降低磷酸铁锂颗粒的生长速度,提升电化学性能。实现了锂资源的高效回收利用。
1.一种废旧三元锂电池正极材料回收锂的方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池正极材料回收锂的方法,其特征在于,所述酸浸还加入草酸。
3.根据权利要求2所述的一种废旧三元锂电池正极材料回收锂的方法,其特征在于,所述酸浸中草酸的质量分数为2-5%。
4.根据权利要求3所述的一种废旧三元锂电池正极材料回收锂的方法,其特征在于,所述酸浸的液固比(ml:g)为5-20:1。
5.根据权利要求3所述的一种废旧三元锂电池正极材料回收锂的方法,其特征在于,所述酸浸温度为60-100℃,酸浸时间为4-10h。
6.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池正极材料回收锂的方法,其特征在于,所述碳源为葡萄糖,蔗糖,石墨中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池正极材料回收锂的方法,其特征在于,所述蒸干温度为60-90℃。
8.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池正极材料回收锂的方法,其特征在于,所述煅烧温度为400-800℃,煅烧时间为3-8h。