林 丽

（重庆能源职业学院，重庆 402260）

废弃磷酸铁锂回收利用方法研究

林 丽

（重庆能源职业学院，重庆 402260）

随着社会和经济的发展，新能源电动汽车已经成为潮流，作为动力电池发展方向的磷酸铁锂电池的消耗量越来越大，废旧磷酸铁锂电池对环境的影响也日趋增大。因此，废旧磷酸铁锂电池的回收利用已经成为当今人类不可避免的问题。对废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法进行了分析讨论，提出了回收利用的新方法。

磷酸铁锂；碳酸锂；磷酸铁；回收利用

随着社会的进步和科学的发展，人口、环境、资源和能源等问题也日趋严重。作为人们赖以生存的天然能源，煤、石油、天然气的大肆开发使用，使能源危机和环境问题已经成为当今社会人类不可避免的问题。要解决这两个问题，就需要在现有的科学技术条件和产业发展的基础上，节约天然能源的使用，开发利用新能源。如∶集中与“三北”地区的风电资源；普遍、无害的太阳能、不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源氢能及不会造成空气污染的核能等新型清洁能源；另外，新能源电动车的开发利用，也为提高能源使用效率，减少能源浪费起到了一定的作用。近年来，我国陆续出台相关政策，大大促进和引导了新能源电动汽车行业的健康发展，从而使得高能电池的需求量大大提高。目前在电动车中应用最广泛的是铅酸蓄电池，然而铅酸蓄电池能量低，寿命短，因此，钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池等正在被研发应用。

1 锂离子电池回收利用发展前景

锂离子电池采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表，锂离子电池正极材料的发展方向是磷酸铁锂（LiFePO4）[1-3]。可以预见，磷酸铁锂电池将实现大规模生产应用于动力电池和储能电池。废旧锂离子电池数量也将急剧增加。因此，如何有效地回收利用废旧锂离子电池这一课题也成为人们所关注的问题。

磷酸铁锂电池虽然正处于产业的萌芽阶段，但是产品未来的市场是巨大的，目前磷酸铁锂的合成多采用固相合成法、液相合成法、放电等离子烧结技术、喷雾热分解技术等，生产模式是通过锂源、铁源、磷源研磨煅烧制成，生产成本较高，限制了其发展应用。因此，寻找新的原料来源和新的技术已经迫在眉睫。目前看来，回收废旧磷酸铁锂电池再生，生产工艺利润空间巨大，具有价格优势。随因此，对废旧磷酸铁锂电池进行回收再生具有显著的经济效益，并且具有长期回报[4]。

2 磷酸铁锂电池回收方法

根据目前的文献报告，废旧磷酸铁锂电池的回收方法主要有两大类，一种以回收贵重金属为目的，主要以回收锂为主；另一种则是再生磷酸铁锂正极材料[5-6]。

回收贵金属锂和铁主要采用湿法回收工艺。首先通过回收的磷酸铁锂电池得到电池的正极材料——磷酸铁锂，进行粉碎制备合适的试样。然后用碱溶液溶解样品，过滤，得滤液和滤渣。滤渣用H2SO4和H2O2混合液浸出，得到浸出液，调节浸出液的pH值，再进行不同方法的处理，可得到氧化铁和Li2CO3。

再生磷酸铁锂正极材料则是使用固相法再生技术。首先通过回收的磷酸铁锂电池得到电池的正极材料——磷酸铁锂，用适当的方法除去磷酸铁锂中残余的Al、石墨及黏结剂。然后调整，Fe、Ni、P的摩尔比，最后加入C源，煅烧得到新的磷酸铁锂正极材料。

3 磷酸铁锂电池回收新方法探究

磷酸铁，又名磷酸高铁、正磷酸铁，分子式为FePO4。

磷酸铁是有机农业中批准使用的为数不多几种灭螺剂之一，它对宠物和野生动物无毒。

此外，磷酸铁也可用作涂料。在钢和金属制造工艺中将磷酸铁粘合到金属表面，可以防止金属被进一步氧化。它的存在可以部分解释德里铁柱的耐腐蚀性。磷酸铁涂料也主要用作基底涂层，以便增加到铁或钢表面的附着力，且常用于防锈处理。它也可以用于粘接面料、木，或其他材料至上述材料的表面。涂磷酸铁一般作为喷漆或喷粉涂装过程的一部分。

可见磷酸铁也是多用途的，因此制备磷酸铁也成为磷酸铁锂电池回收利用的一种新方向。

利用碳酸盐沉淀废弃磷酸铁锂中的锂，再用滤液制备磷酸铁并寻找合适的试剂清除其中的杂质成分。通过实验室制备、分离、提纯的研究寻找利用废弃磷酸铁生产碳酸锂和磷酸铁的新的生产工艺。

实验室制备碳酸锂和磷酸铁技术方法∶

3.1 仪器和试剂

（1）仪器∶烧杯等玻璃仪器。

（2）试剂

20% HCl溶液∶量取 504mL 盐酸，稀释至 1 000mL（按照GB/T 603-2002配制）；

1mol/L的Na2CO3溶液∶称取53g无水碳酸钠，用少量蒸馏水溶解，再稀释至500mL；

1mol/L的NaOH∶称取20g氢氧化钠，用少量蒸馏水溶解，再稀释至500mL。

3.2 样品来源

重庆壹将科技有限公司磷酸铁样品。

3.3 实验过程

（1）样品溶解∶用20% HCl溶液溶解样品，溶解后过滤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+，然后进行过滤，滤饼用去离子水洗涤至无Na+为止，然后干燥，粉碎，得Li2CO3；

（3）滤液用1mol/L的NaOH中和至pH=12，进行过滤，洗涤至pH=7，滤饼干燥得FePO4。

4 结束语

面对能源危机和环境保护两大问题，废旧磷酸铁锂电池的回收利用已经成为主流问题。磷酸铁锂电池的回收关键在于研究新的回收技术，降低回收成本。

[1] 彭忠东，杨建红，邓朝阳，等.锂离子电池正极材料的研究进展[J].1999，29（3）∶125-127.

[2] 钟俊辉.锂离子电池的正极材料[J].电源技术，1997，21（4）∶174-177.

[3] 戴曦，唐红辉，杨平，等.LiFePO4正极材料的研究进展[J].材料导报，2005，19（8）∶69-71.

[4] 王成彦，邱定蕃，陈永强，等.国内外失效电池的回收处理现状[J].有色金属（冶炼部分），2004（5）∶39-42.

[5] 郑莹，刘禹，董超，吴慧敏，等.废旧磷酸铁锂电池回收研究进展[J].电源技术，2014，38（6）∶1172-1175.

[6] 吴芳.废旧锂离子二次电池中回收钴和锂[J].中国有色金属学报，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

林丽（1982—），女，重庆人，讲师，主要从事高职教育工作。