一种磷酸铁锂电池正极材料回收有价金属的方法与流程

本发明涉及环保，具体涉及一种磷酸铁锂电池正极材料回收有价金属的方法。

背景技术：

1、磷酸铁锂电池是锂离子电池中的一种，它主要由磷酸铁锂正极、隔膜、石墨负极、电解液和电池外壳组成，废旧磷酸铁锂电池相较于废旧三元锂电池来说，仅锂元素具有较高的回收价值，但是倘若因此就不对磷酸铁锂电池进行回收，不仅会造成资源浪费，也会造成严重的环境污染。

2、目前，对于废旧磷酸铁锂电池的回收主要有浸出回收有价金属元素和再生磷酸铁锂回收有价金属两种方法，由于废旧磷酸铁锂电池中除了锂元素之外，其他金属元素几乎不具有回收价值，因此，大都采用再生磷酸铁锂方法来回收废旧磷酸铁锂电池，但是由于废旧磷酸铁锂电池中的杂质无法完全除去，会导致再生磷酸铁锂电化学性能较差，使用效果不好。

3、因此，我们提出了一种能够除去杂质以提高再生磷酸铁锂电化学性能的磷酸铁锂电池正极材料回收有价金属的方法，以实现对磷酸铁锂电池正极材料的回收，减少资源浪费。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂电池正极材料回收有价金属的方法。

2、一种磷酸铁锂电池正极材料回收有价金属的方法，包括如下步骤：

3、s1：预处理废旧磷酸铁锂电池

4、将废旧磷酸铁锂电池进行放电和拆解，然后再将拆解出来的电极片放入冷冻箱中，冷冻0.5-1h，再放入沸水中，进行铝箔剥离，得到正极片；

5、s2：真空处理并通氯气煅烧

6、将煅烧炉内处理成真空环境，再通入氯气，然后将上述正极片破碎研磨后放入煅烧炉内进行煅烧，得到混合粉料；

7、s3：加入磷酸溶液调节ph沉铁

8、向上述混合粉料中加入氨水，直至将ph调节为3.3-3.5，再进行抽滤，得到氢氧化铁沉淀和除铁滤液，然后对氢氧化铁沉淀进行洗涤；

9、s4：加入氨水调节ph除铜

10、向上述除铁滤液中加入氨水，直至将ph调节为5-7，再进行压滤，得到氢氧化铜沉淀和除铜滤液，再对氢氧化铜沉淀进行洗涤和干燥，回收氢氧化铜产品；

11、s5：再次加入磷酸溶液除铝

12、向上述除铜滤液中加入磷酸溶液，直至ph＝4-4.5，再进行离心分离，得到氢氧化铝沉淀和除铝滤液，并对氢氧化铝沉淀进行洗涤和干燥，得到干燥氢氧化铝产品；

13、s6：再生磷酸铁锂并球磨混入碳化纤维

14、将上述氢氧化铁沉淀加入上述除铝滤液中，再加入补锂剂，进行反应制得再生磷酸铁锂，然后以聚丙烯腈纳米纤维和聚乙烯吡咯烷酮为原料制备碳化复合纤维，并与再生磷酸铁锂球磨混合，得到再生复合磷酸铁锂。

15、进一步地，步骤s2的真空处理并通氯气煅烧，具体包括如下步骤：

16、s2.1：将步骤s1制得的正极片放入破碎研磨机中，进行充分破碎研磨，得到正极粉末；

17、s2.2：打开破碎机的出料阀门，将正极粉末倒入煅烧炉中，直至煅烧炉内的第一重力传感器检测到煅烧炉内的重力不再增加时，第一重力传感器向控制器发送信号；

18、s2.3：控制器接收到第一重力传感器发送的信号后，控制煅烧炉以400-500℃煅烧3-5h；

19、s2.4：控制器控制煅烧炉上的真空阀开启，进行真空处理，将煅烧炉内部处理成真空环境；

20、s2.5：控制器控制煅烧炉的进气阀开启，通过进气阀向煅烧炉内通入氯气，直至煅烧炉内的氯气检测仪检测到炉内氯气含量达到50-65％，氯气检测仪向控制器发送信号；

21、s2.6：控制器接收到氯气检测仪发送的信号后，控制进气阀关闭，并控制煅烧炉以200-300℃进行煅烧，煅烧2-3h后，得到混合粉料。

22、进一步地，步骤s3的加入磷酸溶液调节ph沉铁，具体包括如下步骤：

23、s3.1：将步骤s2.6制得的混合粉料加入第一反应器中，直至第一反应器内的第二重力传感器检测到第一反应器内的重力不再增加时，第二重力传感器向控制器发送信号；

24、s3.2：控制器接收到第二重力传感器发送的信号后，控制第一液压泵启动，通过第一液压泵向第一反应器内加入磷酸溶液；

25、s3.3：直至第一反应器内的第一ph检测器检测到第一反应器内的ph＝3.3-3.5时，得到第一混合物，第一ph检测器向控制器发送信号；

26、s3.4：控制器接收到第一ph检测器发送的信号后，控制第一液压泵停止加入磷酸溶液，并控制第一反应器内的抽滤装置启动，对上述第一混合物进行抽滤，得到氢氧化铁沉淀和除铁滤液，再用去离子将氢氧化铁沉淀洗涤2-3次。

27、进一步地，步骤s4的加入氨水调节ph除铜，具体包括如下步骤：

28、s4.1：通过抽滤装置将步骤s3.4得到的除铁滤液抽入第二反应器中，直至第二反应器中的液位传感器检测到除铁滤液的液位不再增加时，液位传感器向控制器发送信号；

29、s4.2：控制器接收到液位传感器发送的信号后，控制第二液压泵向第二反应器中通入氨水，直至第二反应器内的第二ph检测器检测到第二反应器内的ph＝5-7时，得到第二混合物，第二ph检测器向控制器发送信号；

30、s4.3：控制器接收到第二ph检测器发送的信号后，控制第二液压泵停止加入氨水，并控制第二反应器内的压滤装置启动，对上述第二混合物进行压滤，得到氢氧化铜沉淀和除铜滤液，再对氢氧化铜沉淀进行洗涤和干燥，回收干燥氢氧化铜产品。

31、进一步地，步骤s6的再生磷酸铁锂并球磨混入碳化纤维，具体包括如下步骤：

32、s6.1：将步骤s5制得的除铝滤液加入水热反应釜中，再将步骤s3.4制得的氢氧化铁沉淀加入水热反应釜中，加入补锂剂，调节水热反应釜的温度为200-220℃，水热反应2-3h，得到再生磷酸铁锂；

33、s6.2：将聚丙烯腈纳米纤维和聚乙烯吡咯烷酮按质量比1:1-3加入n，n二甲基甲酰胺中，用搅拌器搅拌10-12h，再加入纺丝机中进行纺丝，得到复合纤维；

34、s6.3：将复合纤维在80-90℃水热处理5-6h，再放入马弗炉中，以250-270℃固化1-2h，得到固化复合纤维；

35、s6.4：将上述固化纤维置于管式炉中，以5-10℃/min的速率升温至950-1050℃，反应1-3h，得到碳化复合纤维；

36、s6.5：将上述再生磷酸铁锂和上述碳化复合纤维按质量比10-12:1一起加入球磨机中，球磨1-2h，均匀混合后，得到再生复合磷酸铁锂。

37、进一步地，步骤s6.1中在水热反应的同时，通过水热反应釜顶部的废气收集装置收集反应产生的氨气，氨气进入到废气收集装置中后，与废气收集装置中的水反应生成氨水，然后再通过步骤s4.2中的液压泵吸取废气收集装置中产生的氨水，再将该氨水通入第二反应器中，调节ph以进行反应。

38、进一步地，磷酸溶液为磷酸与水按体积比1:2-3混合配制而成。

39、进一步地，补锂剂为lioh、li2so4·h2o和li2co3中的一种。

40、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

41、1、本发明通过水热合成再生磷酸铁锂，再以聚丙烯腈纳米纤维和聚乙烯吡咯烷酮为原料，经过纺丝、水热处理、固化和碳化制得碳化复合纤维，将该碳化复合纤维与再生磷酸铁锂球磨混合后制得的再生复合磷酸铁锂相较与直接再生的磷酸铁锂具有更优异的电化学性能，从而实现对磷酸铁锂电池正极材料更好地回收利用目的。

42、2、本发明通过将正极片破碎后煅烧除去有机粘结剂，再通入氯气进行高温煅烧，将有价金属转化为金属氯化物，便于后续的浸出和除杂，使所制得的再生磷酸铁锂纯度更高，此外，控制氯气的通入量可以防止氯气过量而导致产生的金属氯化物发生分解。

43、3、本发明通过氯气将有价金属氧化成最高价，所以在水热合成磷酸铁锂时无需再使用还原剂，而且利用废气收集装置将水热反应时产生的氨气再次转化为氨水，以进行循环利用，达到节约资源的效果。