废旧磷酸亚铁锂正极材料湿法回收研究进展

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018.10.013废旧磷酸亚铁锂正极材料湿法回收研究进展唐小林1，李荐2，杨伏良1，王利华2(1.湖南省正源储能材料与器件研究所，长沙410083；2.中南大学材料科学与工程学院，长沙410083)摘要：随着磷酸亚铁锂锂离子电池市场大幅度增长，大量磷酸亚铁锂电池需要回收。以废旧磷酸亚铁锂正极材料湿法回收中的氧化、浸出和磷酸铁沉淀为重点，以锂盐和磷酸铁为目标产物，介绍国内外湿法回收废旧磷酸亚铁锂正极材料的研究进展。关键词：废旧；磷酸亚铁锂；锂电池；回收；湿法冶金；进展中图分类号：TM912.9文献标志码：A文章编号：1007

2、-7545（2018）10-0000-00ResearchProgressonHydrometallurgicalRecoveryofSpentLithiumIronPhosphateTANGXiao-lin1,LIJian2,YANGFu-liang1,WANGLi-hua2(1.HunanZhengyuanInstituteforEnergyStorageMaterialsandDevices,Changsha410083,China;2.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha

3、410083,China)Abstract：Withmarketsubstantialgrowthoflithiumironphosphatebattery,alargenumberofspentlithiumironphosphateneedtoberecovered.Researchprogressonhydrometallurgyrecoveryofspentlithiumironphosphateathomeandabroadwasintroducedandevaluatedfocusingonoxidation,leaching,andferricphosphateprec

4、ipitationduringhydrometallurgyrecyclingprocessofspentlithiumironphosphate,andtargetproductsoflithiumsaltandferricphosphate.Keywords：spent;lithiumironphosphate;lithiumbattery;recycling;hydrometallurgy;progress磷酸亚铁锂锂离子电池具有长寿命和高安全性的优点，同时还具有高于镍氢电池3倍的能量密度，因此被用于电动汽车并且产量在近年来大幅度增长。随着市场对电动汽车电池组能量密度要求越来越

5、高，磷酸亚铁锂锂离子电池的能量密度低于三元锂离子电池的劣势逐渐显现[1]，但在对电池寿命和安全性要求高的公交车和储能领域，在可预见的未来，磷酸亚铁锂锂离子电池依然会占据重要地位。2013年至2017年，我国磷酸亚铁锂正极材料的产量分别为0.5万t、1.1万t、3.2万t、7.39万t以及7.5万t[2]，磷酸亚铁锂锂离子电池的使用寿命为3~5年，这意味着在2020年将会有3万t以上磷酸亚铁锂正极材料需要回收。废旧磷酸亚铁锂正极材料回收方法主要有两种，一是物理修复，二是采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂正极材料中的有价元素。本文主要讨论采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂正极材料。废旧磷

6、酸亚铁锂正极材料的主要成分为磷酸亚铁锂，还含有炭黑、石墨、铝、PVDF以及电解液[3]。废旧磷酸亚铁锂正极材料中最有回收价值的元素是锂；如果能以磷酸铁的形式回收磷和铁，磷和铁也有较大的回收价值；铝、碳、有机物和氟则回收价值不大或要花费成本处理。因此，较理想的湿法回收方式为将废旧磷酸亚铁锂正极材料转化为锂盐和磷酸铁。磷酸亚铁锂要想变成锂盐和磷酸铁，需要将亚铁氧化为三价铁，采用酸浸或碱浸将锂浸出。目前，氧化的手段主要为氧化焙烧和双氧水氧化，浸出的主要手段为酸浸，少数采用碱浸。浸出的酸主要有硫酸、盐酸、磷酸和硝酸。从磷酸铁沉淀或锂与磷酸铁分离的角度看，有浸出过程中沉淀磷酸铁，也有使磷酸根和

7、铁离子或亚铁离子与锂同步浸出，再使磷酸铁沉淀，当然也可以看作是低的酸过量系数和高的酸过量系数的区别，在高酸过量系数的情况下，大部分铁和磷将会被浸出，低的酸过量系数的情况下，铁和磷浸出率很低。绝大多数废旧磷酸亚铁锂正极材料湿法回收方法之间的差异由氧化过程、浸出用酸和磷酸铁沉淀方式的不同而决定。含锂溶液的净化和锂盐的制备现已为成熟技术，本文不做重点介绍和对比。本文以废旧磷酸亚铁锂正极材料湿法回收工艺中的氧化过程、浸出过程和磷酸铁沉淀过程为重点，以锂盐和磷酸铁为