本發(fā)明屬于廢舊鋰離子電池回收利用技術(shù)領域，具體涉及一種采用報廢磷酸鐵鋰電池制備碳酸鋰的方法。
背景技術(shù)：
磷酸鐵鋰因具有優(yōu)異的安全性、環(huán)保性、循環(huán)穩(wěn)定性及比容量高等優(yōu)點，被認為是動力電池領域極具發(fā)展?jié)摿Φ恼龢O材料。隨著新能源產(chǎn)業(yè)的不斷崛起，電動汽車產(chǎn)業(yè)得以迅速發(fā)展，磷酸鐵鋰電池的需求量急劇增加。2015年我國電動汽車的產(chǎn)銷量為37.9萬輛，預計2020年我國電動汽車保有量將達到700萬輛，可以預見磷酸鐵鋰電池的應用前景非常廣闊，磷酸鐵鋰材料的消耗量將急劇提升，隨之而來的是作為制備磷酸鐵鋰材料的原材料碳酸鋰將被大量消耗。因此，從廢舊磷酸鐵鋰電池正極片中回收制備碳酸鋰具有非常重要的意義。
鋰離子電池由外殼和內(nèi)部電芯組成。電池的外殼為不銹鋼或鍍鎳鋼殼，有方形和圓柱形等不同的型號。內(nèi)部電芯為卷式結(jié)構(gòu)，由正極、電解液和負極等主要部分組成，正極片主要由鋁箔、有機粘結(jié)劑和鋰鹽（磷酸亞鐵鋰）構(gòu)成 ；而負極片主要為銅箔和石墨，負極材料的成分相對單一、容易分離。目前關(guān)于磷酸鐵鋰電池中的鋰的回收大多數(shù)是先通過拆解分離出正極片，再把正極料與正極片分離，這種工藝方法效率低，不適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
專利申請?zhí)枮?201210406015.9的發(fā)明專利公開了從磷酸亞鐵鋰廢料中回收碳酸鋰的方法，提供了一種從磷酸亞鐵鋰廢料中回收碳酸鋰的方法。方法包括如下步驟：磷酸亞鐵鋰廢料于500～800℃焙燒1～4h；焙燒后的物料加硫酸浸出，過濾得到磷酸鋰、磷酸鐵和硫酸鐵的混合溶液；混合溶液加熱到80～100℃，并調(diào)節(jié)pH值到2～2.5，反應1～4h，過濾、洗滌、干燥得到磷酸鐵；過濾所得的濾液調(diào)節(jié)pH值 6～7，加入氯化鈣除磷，過濾 ；過濾所得的濾液用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值到10～12，反應0.5～2h，過濾、洗滌、干燥得到電池級碳酸鋰，但是該方法鋰損失多，鋰的提取效率低，制備的碳酸鋰純度不高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種采用報廢磷酸鐵鋰電池制備碳酸鋰的方法，回收工藝簡單，設備投入低，環(huán)境污染小，鋰損失少，鋰的提取效率高，制備的碳酸鋰純度高，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
本發(fā)明公開了一種采用報廢磷酸鐵鋰電池制備碳酸鋰的方法，包括以下步驟：
步驟（1）.將報廢正極片破碎成塊狀；
步驟（2）.將塊狀正極片在通有氮氣高溫爐內(nèi)煅燒；
步驟（3）.采用振動篩把煅燒后正極片進行振動分離；
步驟（4）.將步驟（3）振動分離得到的正極料研磨；
步驟（5）.將研磨后正極料與酸液按一定比例混合攪拌反應；
步驟（6）.向酸浸液添加TOPO-煤油萃取劑萃取鋰，再經(jīng)反萃劑反萃得鋰溶液；
步驟（7）.向鋰溶液中添加碳酸鈉溶液，沉淀制得碳酸鋰。
優(yōu)選的是，所述步驟（1）中使用破碎機將報廢正極片破碎成小于6cm的塊狀正極片。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述步驟（2）中煅燒溫度為400-600℃，煅燒時間為1-3h。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述步驟（3）中采用振動篩把煅燒后塊狀正極片上的正極料進行振動分離，得到正極料和回收鋁箔。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述步驟（4）中正極料用研磨機研磨至顆粒尺寸在75μm以下。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述步驟（5）把研磨后正極料與酸液按一定固液比混合，在70-90℃溫度下攪拌反應1-3h。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述步驟（5）中正極料與酸液的固液比為1:6-1:15，所述酸液的濃度為1-5mol/L。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述步驟（5）中酸液為硫酸、鹽酸或硝酸中的一種或兩種以上的混合物。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述步驟（6）中TOPO與煤油的體積比為1:1-3:1，反萃劑為鹽酸或硫酸，反萃劑的濃度為3-6mol/L。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述步驟（7）中碳酸鈉溶液為95℃飽和碳酸鈉溶液。
本發(fā)明的有益效果如下：
本發(fā)明提供一種采用報廢磷酸鐵鋰電池制備碳酸鋰的方法回收工藝簡單，設備投入低，環(huán)境污染小，鋰損失少，鋰的提取效率高，制備的碳酸鋰純度高，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的采用報廢磷酸鐵鋰電池制備碳酸鋰的方法流程圖。
具體實施方式
下述實施例是對于本發(fā)明內(nèi)容的進一步說明以作為對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的闡釋，但本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容并不僅限于下述實施例所述，本領域的普通技術(shù)人員可以且應當知曉任何基于本發(fā)明實質(zhì)精神的簡單變化或替換均應屬于本發(fā)明所要求的保護范圍。
本發(fā)明提供一種采用報廢磷酸鐵鋰電池制備碳酸鋰的方法，如圖1所示，包括以下步驟：
（1）使用破碎機將報廢正極片破碎成小于6cm的塊狀正極片；
（2）將步驟（1）中塊狀報廢正極片在通有氮氣氣氛的高溫爐內(nèi)400-600℃下煅燒，煅燒時間為1-3h；
（3）采用振動篩把步驟（2）中煅燒后塊狀正極片上正極料進行振動分離，可得到正極料和回收鋁箔；
（4）將步驟（3）中得到的正極料采用研磨機研磨至顆粒尺寸在75μm以下；
（5）把步驟（4）中的研磨后正極料與酸液按一定固液比混合，在70-90℃下攪拌反應1-3h；
（6）步驟（5）中的酸浸液添加TOPO（三辛基氧化膦）-煤油萃取體系萃取溶液中的鋰，再經(jīng)反萃劑反萃可得鋰溶液；
（7）將步驟（6）中的含鋰溶液，添加95℃飽和碳酸鈉溶液，沉淀制得碳酸鋰，鋰的總回收率可達92%以上。
實施例1
一種從報廢磷酸鐵鋰電池正極片中回收制備碳酸鋰的方法，包括以下步驟：
（1）使用破碎機將報廢正極片破碎成小于6cm的塊狀正極片；
（2） 將塊狀正極片在通有氮氣氣氛的高溫爐內(nèi)600℃下煅燒1h；
（3）采用振動篩把煅燒后的塊狀正極片進行振動分離，可得到正極料和回收鋁箔；
（4） 將得到的正極料采用研磨機研磨至顆粒尺寸在75μm以下；
（5）研磨后正極料與5mol/L硫酸溶液按1:6（g:ml）固液比進行混合，在70℃下攪拌反應3h；
（6）上述反應的酸浸液中添加體積比為1:1的TOPO-煤油萃取體系萃取酸浸液中的鋰，再經(jīng)4mol/L硫酸反萃可得鋰溶液；
（7）將上述含鋰溶液，添加95℃飽和碳酸鈉溶液，沉淀制得碳酸鋰，鋰的總回收率為93.6%。
實施例2
一種從報廢磷酸鐵鋰電池正極片中回收制備碳酸鋰的方法，包括以下步驟：
（1）使用破碎機將報廢正極片破碎成小于6cm的塊狀正極片；
（2） 將塊狀正極片在通有氮氣氣氛的高溫爐內(nèi)500℃下煅燒2h；
（3）采用振動篩把煅燒后的塊狀正極片進行振動分離，可得到正極料和回收鋁箔；
（4） 將得到的正極料采用研磨機研磨至顆粒尺寸在75μm以下；
（5）研磨后正極料與3mol/L硫酸溶液按1:12（g:ml）固液比進行混合，在90℃下攪拌反應1h；
（6）上述反應的酸浸液中添加體積比為3:1的TOPO-煤油萃取體系萃取酸浸液中的鋰，再經(jīng)6mol/L硫酸反萃可得鋰溶液；
（7）將上述含鋰溶液，添加95℃飽和碳酸鈉溶液，沉淀制得碳酸鋰，鋰的總回收率為94.3%。
實施例3
一種從報廢磷酸鐵鋰電池正極片中回收制備碳酸鋰的方法，包括以下步驟：
（1）使用破碎機將報廢正極片破碎成小于6cm的塊狀正極片；
（2） 將塊狀正極片在通有氮氣氣氛的高溫爐內(nèi)400℃下煅燒3h；
（3）采用振動篩把煅燒后的塊狀正極片進行振動分離，可得到正極料和回收鋁箔；
（4） 將得到的正極料采用研磨機研磨至顆粒尺寸在75μm以下；
（5）研磨后正極料與1mol/L硫酸溶液按1:15（g:ml）固液比進行混合，在80℃下攪拌反應2h；
（6）上述反應的酸浸液中添加體積比為2:1的TOPO-煤油萃取體系萃取酸浸液中的鋰，再經(jīng)3mol/L硫酸反萃可得鋰溶液；
（7）將上述含鋰溶液，添加95℃飽和碳酸鈉溶液，沉淀制得碳酸鋰，鋰的總回收率為92.8%。
以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。