廢棄磷酸鐵鋰回收利用方法研究

林 麗

（重慶能源職業學院，重慶 402260）

廢棄磷酸鐵鋰回收利用方法研究

林 麗

（重慶能源職業學院，重慶 402260）

隨著社會和經濟的發展，新能源電動汽車已經成為潮流，作為動力電池發展方向的磷酸鐵鋰電池的消耗量越來越大，廢舊磷酸鐵鋰電池對環境的影響也日趨增大。因此，廢舊磷酸鐵鋰電池的回收利用已經成為當今人類不可避免的問題。對廢舊磷酸鐵鋰電池的回收利用方法進行了分析討論，提出了回收利用的新方法。

磷酸鐵鋰；碳酸鋰；磷酸鐵；回收利用

隨著社會的進步和科學的發展，人口、環境、資源和能源等問題也日趨嚴重。作為人們賴以生存的天然能源，煤、石油、天然氣的大肆開發使用，使能源危機和環境問題已經成為當今社會人類不可避免的問題。要解決這兩個問題，就需要在現有的科學技術條件和產業發展的基礎上，節約天然能源的使用，開發利用新能源。如∶集中與“三北”地區的風電資源；普遍、無害的太陽能、不依賴化石燃料的、儲量豐富的新的含能體能源氫能及不會造成空氣污染的核能等新型清潔能源；另外，新能源電動車的開發利用，也為提高能源使用效率，減少能源浪費起到了一定的作用。近年來，我國陸續出臺相關政策，大大促進和引導了新能源電動汽車行業的健康發展，從而使得高能電池的需求量大大提高。目前在電動車中應用最廣泛的是鉛酸蓄電池，然而鉛酸蓄電池能量低，壽命短，因此，鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池等正在被研發應用。

1 鋰離子電池回收利用發展前景

鋰離子電池采用含有鋰元素的材料作為電極，是現代高性能電池的代表，鋰離子電池正極材料的發展方向是磷酸鐵鋰（LiFePO4）[1-3]。可以預見，磷酸鐵鋰電池將實現大規模生產應用于動力電池和儲能電池。廢舊鋰離子電池數量也將急劇增加。因此，如何有效地回收利用廢舊鋰離子電池這一課題也成為人們所關注的問題。

磷酸鐵鋰電池雖然正處于產業的萌芽階段，但是產品未來的市場是巨大的，目前磷酸鐵鋰的合成多采用固相合成法、液相合成法、放電等離子燒結技術、噴霧熱分解技術等，生產模式是通過鋰源、鐵源、磷源研磨煅燒制成，生產成本較高，限制了其發展應用。因此，尋找新的原料來源和新的技術已經迫在眉睫。目前看來，回收廢舊磷酸鐵鋰電池再生，生產工藝利潤空間巨大，具有價格優勢。隨因此，對廢舊磷酸鐵鋰電池進行回收再生具有顯著的經濟效益，并且具有長期回報[4]。

2 磷酸鐵鋰電池回收方法

根據目前的文獻報告，廢舊磷酸鐵鋰電池的回收方法主要有兩大類，一種以回收貴重金屬為目的，主要以回收鋰為主；另一種則是再生磷酸鐵鋰正極材料[5-6]。

回收貴金屬鋰和鐵主要采用濕法回收工藝。首先通過回收的磷酸鐵鋰電池得到電池的正極材料——磷酸鐵鋰，進行粉碎制備合適的試樣。然后用堿溶液溶解樣品，過濾，得濾液和濾渣。濾渣用H2SO4和H2O2混合液浸出，得到浸出液，調節浸出液的pH值，再進行不同方法的處理，可得到氧化鐵和Li2CO3。

再生磷酸鐵鋰正極材料則是使用固相法再生技術。首先通過回收的磷酸鐵鋰電池得到電池的正極材料——磷酸鐵鋰，用適當的方法除去磷酸鐵鋰中殘余的Al、石墨及黏結劑。然后調整，Fe、Ni、P的摩爾比，最后加入C源，煅燒得到新的磷酸鐵鋰正極材料。

3 磷酸鐵鋰電池回收新方法探究

磷酸鐵，又名磷酸高鐵、正磷酸鐵，分子式為FePO4。

磷酸鐵是有機農業中批準使用的為數不多幾種滅螺劑之一，它對寵物和野生動物無毒。

此外，磷酸鐵也可用作涂料。在鋼和金屬制造工藝中將磷酸鐵粘合到金屬表面，可以防止金屬被進一步氧化。它的存在可以部分解釋德里鐵柱的耐腐蝕性。磷酸鐵涂料也主要用作基底涂層，以便增加到鐵或鋼表面的附著力，且常用于防銹處理。它也可以用于粘接面料、木，或其他材料至上述材料的表面。涂磷酸鐵一般作為噴漆或噴粉涂裝過程的一部分。

可見磷酸鐵也是多用途的，因此制備磷酸鐵也成為磷酸鐵鋰電池回收利用的一種新方向。

利用碳酸鹽沉淀廢棄磷酸鐵鋰中的鋰，再用濾液制備磷酸鐵并尋找合適的試劑清除其中的雜質成分。通過實驗室制備、分離、提純的研究尋找利用廢棄磷酸鐵生產碳酸鋰和磷酸鐵的新的生產工藝。

實驗室制備碳酸鋰和磷酸鐵技術方法∶

3.1 儀器和試劑

（1）儀器∶燒杯等玻璃儀器。

（2）試劑

20% HCl溶液∶量取 504mL 鹽酸，稀釋至 1 000mL（按照GB/T 603-2002配制）；

1mol/L的Na2CO3溶液∶稱取53g無水碳酸鈉，用少量蒸餾水溶解，再稀釋至500mL；

1mol/L的NaOH∶稱取20g氫氧化鈉，用少量蒸餾水溶解，再稀釋至500mL。

3.2 樣品來源

重慶壹將科技有限公司磷酸鐵樣品。

3.3 實驗過程

（1）樣品溶解∶用20% HCl溶液溶解樣品，溶解后過濾除去其中的活性炭和部分不溶物；

（2）加入1mol/L的Na2CO3溶液，沉淀其中的Li2+，然后進行過濾，濾餅用去離子水洗滌至無Na+為止，然后干燥，粉碎，得Li2CO3；

（3）濾液用1mol/L的NaOH中和至pH=12，進行過濾，洗滌至pH=7，濾餅干燥得FePO4。

4 結束語

面對能源危機和環境保護兩大問題，廢舊磷酸鐵鋰電池的回收利用已經成為主流問題。磷酸鐵鋰電池的回收關鍵在于研究新的回收技術，降低回收成本。

[1] 彭忠東，楊建紅，鄧朝陽，等.鋰離子電池正極材料的研究進展[J].1999，29（3）∶125-127.

[2] 鐘俊輝.鋰離子電池的正極材料[J].電源技術，1997，21（4）∶174-177.

[3] 戴曦，唐紅輝，楊平，等.LiFePO4正極材料的研究進展[J].材料導報，2005，19（8）∶69-71.

[4] 王成彥，邱定蕃，陳永強，等.國內外失效電池的回收處理現狀[J].有色金屬（冶煉部分），2004（5）∶39-42.

[5] 鄭瑩，劉禹，董超，吳慧敏，等.廢舊磷酸鐵鋰電池回收研究進展[J].電源技術，2014，38（6）∶1172-1175.

[6] 吳芳.廢舊鋰離子二次電池中回收鈷和鋰[J].中國有色金屬學報，2004，14（4）∶697-701.

Study on Recycling Method of Waste Lithium Iron Phosphate

Lin Li

With the development of society and economy，new energy electric vehicles have become the trend，as the development of power battery lithium iron phosphate battery consumption is growing，waste lithium iron phosphate battery on the environment is also increasing.Therefore，the recycling of waste lithium iron phosphate battery has become the inevitable problem of today's human beings. The recycling methods of waste lithium iron phosphate batteries were discussed and discussed，and a new method of recycling was put forward.

lithium iron phosphate；lithium carbonate；iron phosphate；recycling

TM912

B

1003-6490（2017）02-0161-02

2017-02-12

林麗（1982—），女，重慶人，講師，主要從事高職教育工作。