王 軒，王先友，張 蕊，張媛媛

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從廢舊LiFePO4電池極片中原子經(jīng)濟(jì)回收Li、Fe和集流體-Al箔

王 軒1, 2，王先友1, 2，張 蕊1, 2，張媛媛1, 2

(1. 湘潭大學(xué) 化學(xué)學(xué)院 電化學(xué)能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湘潭 411105 2. 湘潭大學(xué) 化學(xué)學(xué)院 新能源裝備及儲(chǔ)能材料與器件國家國際科技合作基地，湘潭 411105)

根據(jù)廢舊LiFePO4正極片中各元素物理化學(xué)性質(zhì)差異，通過高溫焙燒、酸浸并選擇不同沉淀劑分離等手段，回收廢舊LiFePO4電池極片中Li、Fe元素和集流體-Al箔。Li首先以Li3PO4的形式回收，F(xiàn)e以FePO4形式回收。結(jié)果表明：廢舊LiFePO4電池極片經(jīng)過600 ℃高溫煅燒后，當(dāng)溶解混合物的HCl濃度為5 mol/L時(shí)，在60 ℃加熱攪拌4 h，混合粉料的溶解率達(dá)到了98%，未溶解的是殘留的少量導(dǎo)電碳和PVDF。向?yàn)V液中加入3% SDS，調(diào)節(jié)濾液pH值至2，在80 ℃得到無定形FePO4可作為新制備LiFePO4的前驅(qū)體。繼續(xù)向?yàn)V液中加入Na3PO4至飽和，可以最大程度地回收鋰元素，Li以梭形形貌的Li3PO4形式沉淀。Fe的回收率為97%，Li的回收率可以達(dá)到96%。

廢舊LiFePO4電池；元素回收；原子經(jīng)濟(jì)；磷酸鋰；磷酸鐵

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化日益突出，新能源的發(fā)展受到越來越多的重視。鋰離子電池(LIB)由于其高的工作電壓，高的能量密度，自放電小，循環(huán)壽命長，使用方便，無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、通訊機(jī)站備用電源、電動(dòng)汽車和大規(guī)模電網(wǎng)儲(chǔ)能等領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景[1?3]。

近年來，全球3C鋰電池市場日趨成熟，動(dòng)力鋰電池市場已經(jīng)成為全球鋰電池市場的最大引擎。從長遠(yuǎn)發(fā)展看，未來十年，全球動(dòng)力鋰電池市場將繼續(xù)迅猛增長，預(yù)計(jì)至2022年，總需求量和市場規(guī)模將分別達(dá)到54.9 GW?h和267億美元，未來10年年均復(fù)合增長率分別為37.0%和31.6%，市場規(guī)模占比將迅速提升至63%左右[4?6]。混合電動(dòng)汽車和純電動(dòng)汽車的迅速擴(kuò)張是動(dòng)力鋰電池快速增長主要原因[7?8]。2016年，全年新能源汽車總計(jì)銷量為51.7萬輛，鋰電池市場規(guī)模約為1115億元，動(dòng)力鋰電池需求605億元，同比增長65.8%。預(yù)計(jì)到2020年全球電動(dòng)汽車將達(dá)到800萬輛，2030年更是將達(dá)到9500萬輛[9]。在選擇電動(dòng)汽車動(dòng)力電池時(shí)，能量密度，功率密度，循環(huán)壽命，安全性和成本是考慮的首要因素[10]。LiFePO4電池因具有安全、環(huán)保、穩(wěn)定性好、比容量高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池中重要的一類電池體系[11]。2016年新能源汽車搭載電池總量達(dá)28 GW?h，與2015年相比增長79%，其中LiFePO4電池占比高達(dá)73%，搭載量高達(dá)20 GW?h。

隨著動(dòng)力電池市場需求不斷攀升，受限于動(dòng)力電池的使用壽命，未來報(bào)廢的動(dòng)力電池?cái)?shù)量也將會(huì)極為龐大。據(jù)專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2020年我國動(dòng)力電池市場需求將達(dá)125 GW?h，報(bào)廢量將達(dá)32.2 GW?h，約50萬t；到2030年，動(dòng)力電池報(bào)廢量將達(dá)101 GW?h，約116萬t，可以預(yù)見未來LiFePO4動(dòng)力電池的報(bào)廢量將會(huì)是巨大的[12]。如果這些廢舊LiFePO4正極片被廢棄而沒有回收利用，不僅浪費(fèi)了寶貴的資源，而且會(huì)造成環(huán)境污染。尤其是隨著新能源汽車對(duì)鋰電池的需求越來越大，導(dǎo)致各種鋰鹽的價(jià)格迅速上漲，并且越來越多LiFePO4電池生產(chǎn)廠家使用FePO4作為合成LiFePO4的前驅(qū)體，也一定程度導(dǎo)致了電池級(jí)FePO4價(jià)格的提高。因此，回收LiFePO4電池正極廢片中Li、Fe及集流體?Al箔的意義是非常巨大，不僅僅可以解決LiFePO4電池報(bào)廢后的資源回收問題，消除環(huán)境污染，而且回收得到的產(chǎn)物還可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，通過回收得到的鋰鹽、鐵鹽可以作為重新合成LiFePO4的原料，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)。

目前國內(nèi)外廢舊鋰電池回收研究，大部分是關(guān)于LiCoO2及三元體系等使用的鋰離子電池，因?yàn)槠銫o、Ni等價(jià)格昂貴，而LiFePO4電池回收的報(bào)道則較 少[13?15]。大部分報(bào)道只是由于鋰資源短缺、價(jià)格上漲，而簡單的回收Li2CO3，并沒有對(duì)Fe元素進(jìn)行回收，更談不上對(duì)回收的FePO4的晶形及形貌進(jìn)行論述。此外，考慮到溶液中PO43?的存在，要完全優(yōu)先將純的Li2CO3沉淀下來并不是很容易，由于sp(Li3PO4)＜＜sp(Li2CO3)，Li2CO3溶解度為13.3 g/L，Li3PO4溶解度為0.3821 g/L。Li2CO3相對(duì)于FePO4在水溶液中的溶解度還是較大的，所以回收得到的Li2CO3最后還是會(huì)有少量的溶解在水溶液中。鑒于此，本文作者采用濕法冶金原理將LiFePO4正極廢片中的Fe2+以無定形的FePO4形式回收，通過高溫煅燒得到六方晶系FePO4，回收得到的FePO4可以作為重新合成LiFePO4的前驅(qū)體[16?17]。Li以Li3PO4的形式回收，可以確保最大程度的回收廢舊LiFePO4正極片中的Li元素，同時(shí)Li3PO4也可作為制備Li2CO3或LiOH的鋰源[18]。而且，Li3PO4具有高的離子電導(dǎo)率，回收得到的Li3PO4還可以作為固體電解質(zhì)使用或用于鋰離子電池三元正極材料的表面修飾[19]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)過程

廢舊LiFePO4極片回收的工藝流程如圖1所示。將回收得到的20 g廢舊LiFePO4片整理好后浸入一定濃度NaOH溶液中，機(jī)械攪拌0.5 h。待LiFePO4等完全從Al箔上脫離后，Al箔通過清洗后可直接回收。將堿液中LiFePO4混合材料過濾分離，在80 ℃干燥12 h，球磨過篩得到LiFePO4混合粉體。

LiFePO4混合粉體在空氣氣氛下煅燒6 h，取10 g煅燒后的混合材料在一定濃度的HCl溶液中加熱溶解。對(duì)得到的溶液進(jìn)行過濾，除掉微量的濾渣。取出100 mL濾液，加入6 mol/L NH3·H2O調(diào)節(jié)pH=4，過濾干燥，標(biāo)記為LF-UD。取2g濾餅重新分散在500 mL 6 mol/L H3PO4溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH至2和3，80 ℃加熱攪拌5 h后過濾、洗滌可得到FePO4。將pH=3的樣品標(biāo)記為LF-3，pH=2的樣品標(biāo)記為LF-2。另取2 g濾餅重新分散在500 mL去離子水中，加入3%的SDS(十二烷基硫酸鈉)，調(diào)節(jié)溶液pH=2，80 ℃加熱攪拌5 h后過濾、洗滌可得到電池級(jí)FePO4，標(biāo)記為LF-SDS。

向上述處理得到的濾液中，加入6 mol/L NH3·H2O，調(diào)節(jié)pH至中性，在濾液中加入一定量的Na3PO4，攪拌，溶液中逐步出現(xiàn)白色沉淀，直至白色沉淀不再出現(xiàn)后，過濾、洗滌，得到Li3PO4沉淀。

1.2 材料與儀器

廢舊LiFePO4正極材料為LiFePO4正極材料廠產(chǎn)生的廢料，以及電池廠切片過程中產(chǎn)生的LiFePO4邊角余料，采用的化學(xué)藥品均為分析純?cè)噭?/p>

采用日本Rigaku公司生產(chǎn)的D/Max?3C型的X射線自動(dòng)衍射儀進(jìn)行物相分析，以Cu K1為射線源，掃描范圍為10°~80°，掃描速率為4 (°)/min，管電壓為40 kV，管電流為40 mA。用S-4800型掃描電子顯微鏡(SEM)在20 kV下進(jìn)行表面形貌分析。用美國TA公司生產(chǎn)的SDTQ600型熱分析儀對(duì)樣品進(jìn)行TG-DTG測試，用N2作保護(hù)氣體，溫度范圍為25~500 ℃，升溫速率為5 ℃/min。采用梅特勒?托利多儀精密酸度計(jì)(FE20)測量溶液pH值。用日本島津生產(chǎn)的原子吸收分光光度計(jì)(AA7000)測量溶液中Li+、Fe3+和Al3+含量。用德國元素分析系統(tǒng)公司的元素分析儀(Vario EL III)測量煅燒后樣品的C的含量。

圖1 回收LiFePO4正極廢片工藝流程圖

2 結(jié)果與討論

2.1 預(yù)處理及煅燒條件的優(yōu)化

LiFePO4正極片的組成中，Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15.99%[7]。集流體Al箔為兩性金屬，使用較低濃度的NaOH溶液腐蝕鋁箔邊緣，同時(shí)進(jìn)行攪拌，正極材料隨著攪拌的進(jìn)行而逐漸從鋁箔上脫落，從而達(dá)到物理分離鋁箔的目的。NaOH溶液濃度對(duì)正極片和Al箔分離效果的影響如表1所示。由表1可見，隨著NaOH溶液濃度的增大，溶液中Al3+的濃度也越來越大。當(dāng)NaOH的濃度為0.2 mol/L，正極材料與Al箔能完全分離，并未見Al箔有明顯腐蝕；繼續(xù)增加NaOH溶液濃度至0.3 mol/L時(shí)，溶液中Al3+的濃度達(dá)到了0.12 mo/L，表明一部分Al箔被溶解了。因此，為了確保LiFePO4材料的完全分離和Al箔盡量少的溶解，NaOH溶液濃度為0.2 mol/L較合適。

分離后的LiFePO4混合材料在空氣氣氛下進(jìn)一步煅燒，基于反應(yīng)方程式(1)可以看出，空氣氣氛下煅燒既可以使Fe2+氧化為Fe3+，避免后續(xù)酸浸過程中氧化劑的加入，還可以通過煅燒除去LiFePO4混合材料中殘留的導(dǎo)電碳和PVDF，且被氧化后的紅棕色疏松混合物在HCl溶液中的更易溶解。為了保證導(dǎo)電碳和PVDF盡可能通過煅燒除去，同時(shí)又盡可能減少煅燒過程中Li的損失，試驗(yàn)選擇500、600和700℃溫度階段進(jìn)行煅燒，結(jié)果見表2所示。從表2可以看出，隨著煅燒溫度的升高，煅燒后混合物中C和Li的含量都在下降，實(shí)驗(yàn)中選擇600 ℃為煅燒溫度既可以確保大部分的PVDF及導(dǎo)電碳被除去，還可以盡量降低Li元素在高溫煅燒中的損失。

表1 NaOH溶液濃度對(duì)正極片和Al箔分離效果的影響

12LiFePO4+3O2→4Li3Fe(PO4)3+2Fe2O3(1)

表2 煅燒溫度對(duì)C和Li含量的影響

2.2 浸出工藝條件的優(yōu)化

LiFePO4混合材料被完全氧化后可以更加容易溶解在HCl中。圖2所示為HCl溶液濃度、溫度、液固比等工藝條件對(duì)氧化物溶解的影響。從圖2(a)中見，HCl濃度為5 mol/L時(shí)，4 h內(nèi)混合物溶解程度為98%，其中未溶解的物質(zhì)應(yīng)該是煅燒后導(dǎo)電碳或者PVDF的殘留物，并且繼續(xù)提高HCl濃度對(duì)材料的溶解沒有明顯影響。從圖2(b)中可以看出，適當(dāng)提高溫度可以加速混合物的溶解，當(dāng)HCl濃度為5 mol/L、溫度為60 ℃時(shí)，氧化物的溶解達(dá)到極大值。從圖2(c)中可見，當(dāng)HCl的濃度為5 mol/L、溫度為60 ℃時(shí)，當(dāng)液固比大于12.5后，溶解量不再隨時(shí)間而變化，因此選擇液固比12.5比較合適。

2.3 Fe元素的浸出和沉淀

浸出后的溶液中包含有Fe3+、Li+、PO43?、SO42?、H+，溶液中HPO42?和H2PO4?濃度極低，對(duì)Fe3+的沉淀過程沒有影響。由于FePO4只有在強(qiáng)酸溶液中才能溶解，根據(jù)這一性質(zhì)，加入NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液pH值，使溶液中的Fe3+和PO43+發(fā)生沉淀反應(yīng)，從而回收廢舊磷酸鐵鋰正極材料中的Fe元素，反應(yīng)方程如式(2) 所示：

Fe3++PO43?→FePO4↓(2)

圖3(a)所示為調(diào)節(jié)不同pH值時(shí)溶液中剩余Fe3+和Li+的含量。從圖3(a)中可以看出，約80%的Fe3+在pH=2.0時(shí)沉淀了下來，當(dāng)pH=4.0時(shí)，溶液中的Fe3+已經(jīng)沉淀完全，可以看出Fe的沉淀率為97%；而且從圖3(a)可以看出，在此過程中溶液中的Li+含量幾乎沒有變化，表示Li+沒有沉淀。圖3(b)所示為浸出時(shí)間與濾液中Fe3+含量的關(guān)系圖。從圖3(b)中可以看出，在pH值為4的時(shí)候，F(xiàn)e3+在25 min內(nèi)就可以沉淀完全。在Fe3+的沉淀過程中，pH值對(duì)Fe3+的沉淀起決定性作用。當(dāng)pH值低于2時(shí)，將導(dǎo)致生成的FePO4沉淀在強(qiáng)酸性溶液中再次溶解，而pH值大于2時(shí)可保證浸出液中的Fe3+大部分沉淀。

圖2 不同條件對(duì)混合物溶解程度和完全溶解所需時(shí)間的影響

圖3 pH值和浸出時(shí)間對(duì)濾液中離子含量的影響

CAI等[20]提出溶液pH值在2.5以下的時(shí)候，沉淀大部分是FePO4(sp=9.91×10?16)，但隨著pH的進(jìn)一步升高，沉淀中Fe(OH)3(sp=4×10?26)的含量將會(huì)增大。根據(jù)沉淀溶解平衡原理，隨著pH值的增大，溶液中(OH?)變大，使生成的FePO4向Fe(OH)3轉(zhuǎn)化。因此為了使Fe3+盡可能多的沉淀，且大部分以FePO4的形式沉淀，所以選擇先調(diào)節(jié)溶液的pH=4，接著將過濾得到的濾餅重新分散在去離子水中，再加入H3PO4重新調(diào)節(jié)溶液的pH值，80 ℃的溫度下攪拌5 h，得到純FePO4。由于生成的FePO4不溶解在H3PO4中，且H3PO4可以將沉淀中少量的Fe(OH)3重新轉(zhuǎn)變?yōu)镕ePO4，反應(yīng)方程如式(3)所示：

Fe(OH)3+H3PO4→FePO4+H2O (3)

圖4(a)所示為得到的FePO4的XRD譜，從圖4(a)中可以看出，在2=25°左右出現(xiàn)一個(gè)寬的饅頭峰，且峰形較寬，未見其他衍射峰，說明回收得到的首先是無定形的FePO4·H2O。隨著目前一些含鋰負(fù)極(如含鋰合金負(fù)極材料)的開發(fā)與應(yīng)用，一些無鋰正極材料正逐漸成為研究熱點(diǎn)，最近的研究表明，無定形FePO4也具有成為優(yōu)秀正極材料的潛力[21]，并且目前FePO4已經(jīng)成為工業(yè)上生產(chǎn)LiFePO4最為經(jīng)濟(jì)有效的前驅(qū)體。圖4(b)所示為FePO4·H2O的TG-DTG圖，從DTG曲線在140 ℃處可以看到有一個(gè)明顯的吸熱峰，這是由于脫去結(jié)晶水所造成的。從TG曲線中可以看出，從初始溫度30 ℃到300 ℃之間，存在一個(gè)明顯的質(zhì)量損失，在這段溫度區(qū)間內(nèi)質(zhì)量損失率約為25.2%，經(jīng)計(jì)算可以判斷得到的FePO4應(yīng)為FePO4·3H2O。圖4(c)所示為LF-3、LF-2和LF-SDS在600 ℃煅燒5 h后得到的FePO4XRD譜，可見在600 ℃煅燒可以確保產(chǎn)物失去結(jié)晶水，磷酸鐵在高溫煅燒下發(fā)生的晶形轉(zhuǎn)變，3個(gè)樣品與FePO4的標(biāo)準(zhǔn)卡片PDF#77?0094的特征峰均完全吻合，且衍射峰的強(qiáng)度較高，峰形尖銳。比較標(biāo)準(zhǔn)卡片可見，600 ℃煅燒后的3個(gè)樣品均屬于六方晶系，且晶體充分發(fā)育，結(jié)晶完整。

圖4 FePO4·xH2O的TG-DTG曲線和XRD譜以及LF-3、LF-2和LF-SDS的XRD譜

圖5所示為不同條件下回收得到的FePO4的掃面電鏡圖。圖5(a)所示為沒有經(jīng)過再次調(diào)節(jié)pH值回收得到的FePO4，可以看出圖中顆粒大且團(tuán)聚現(xiàn)象明顯，可以推斷出在pH=4條件下回收得到的不是純的FePO4，可能存在少量的Fe(OH)3[20]。由圖5(b)可以看出，經(jīng)過再次調(diào)節(jié)pH=3，顆粒結(jié)晶度明顯提高，形貌逐漸規(guī)則，但還是存在粒徑大小不一和少量團(tuán)聚現(xiàn)象。圖5(c)則是調(diào)節(jié)pH=2，此時(shí)樣品中存在的少量的Fe(OH)3應(yīng)該是完全轉(zhuǎn)變?yōu)镕ePO4，粒徑較樣品LF-3明顯減小，但圖中可以看出顆粒團(tuán)聚更加明顯。圖5(d)所示為加入3% SDS后的掃描電鏡照片，發(fā)現(xiàn)加入表面活性劑SDS后，粒徑分布比較均勻、規(guī)則?？梢哉J(rèn)為，在回收廢舊FePO4的過程中加入少量的表面活性劑，有利于得到粒徑分布均勻的FePO4。因?yàn)镾DS(陰離子表面活性劑)對(duì)固液界面產(chǎn)生吸附作用，形成一層很薄的界面膜，可起到一定的空間位阻作用，使FePO4微粒相互隔離；同時(shí)可降低微粒的表面能，減少粒子間的吸附作用。因此，在回收廢舊FePO4的過程中加入少量的表面活性劑，可以減少或避免微粒發(fā)生團(tuán)聚，有利于得到粒徑分布均勻的FePO4。

2.4 Li元素的浸出和沉淀

在Fe3+沉淀的過程中，Li+并沒有與其他離子結(jié)合沉淀，因此分離出FePO4后的溶液中主要包含Li+、SO42?、H+、NH4+，其中NH4+、SO42?對(duì)Li+的沉淀是沒有影響的。由于Li3PO4(sp=2.37×10?14)在溶液中的溶解度是非常小，因此可以向浸出液中加入可溶的磷酸鹽，使PO43?與Li+結(jié)合形成Li3PO4沉淀，從而達(dá)到回收廢舊磷酸鐵鋰正極材料中Li元素的目的，反應(yīng)方程如式(4)所示。

Na3PO4+3Li+→Li3PO4↓+3Na+(4)

由于Li3PO4能溶解在弱酸性溶液中，而分離出FePO4后的濾液仍然為酸性。在工作過程中為了防止Li3PO4的溶解并提高Li的回收率，先向浸出液中加入NH3·H2O，調(diào)節(jié)濾液的pH值至接近中性，然后再加入Na3PO4使Li以Li3PO4的形式沉淀。從圖6(a)中可以看出，Li的沉淀量隨Na3PO4加入量的增加而增加，當(dāng)Na3PO4的加入量在接近飽和，即120 g/L時(shí)，Li的沉淀率可以達(dá)到96%。圖6(b)所示為Na3PO4加入量為120 g/mL時(shí)，溶液中Li+含量與pH值的關(guān)系，由于Li3PO4是會(huì)溶于稀酸的，從圖6(b)中可以看出當(dāng)pH=4的時(shí)候，還是有接近20%的Li+沒有沉淀。當(dāng)pH調(diào)節(jié)至5.5時(shí)，溶液中Li幾乎可以完全沉淀，因此調(diào)節(jié)pH=5.5，可確保Li充分沉淀。

圖5 回收得到的LF-UN、LF-3、LF-2和LF-SDS的SEM像

圖7(a)所示為回收得到的Li3PO4的XRD譜，各個(gè)衍射峰形狀規(guī)則且尖銳，說明獲得的Li3PO4結(jié)晶度高，并且圖中未見雜質(zhì)衍射峰，證明回收得到了純相的Li3PO4。圖7(b)和(c)所示為Li3PO4在不同放大倍數(shù)下SEM像，可以看出，Li3PO4顆粒有輕微的團(tuán)聚現(xiàn)象，Li3PO4粒子呈梭形，粒徑分布比較均一。

3 結(jié)論

1) 通過高溫焙燒→酸浸→調(diào)節(jié)pH值→加不同沉淀劑回收廢舊LiFePO4電池極片中Li、Fe和集流體?Al箔的方法為廢舊LiFePO4電池中有價(jià)金屬的回收提供了一條原子經(jīng)濟(jì)的新途徑。

圖6 Li沉淀率與Na3PO4加入量的關(guān)系以及pH值對(duì)溶液中Li+含量的影響

圖7 Li3PO4的XRD譜以及Li3PO4的SEM像

2) 采用高溫煅燒和HCl浸出，高溫煅燒可以減少后續(xù)過程中氧化劑的加入且可以除去LiFePO4正極片中的導(dǎo)電碳材料和粘結(jié)劑PVDF。HCl浸出方法簡單，回收率較高，當(dāng)HCl的濃度為5 mol/L時(shí)，液固比為12.5，在60 ℃加熱攪拌4 h后，混合材料的溶解率達(dá)到了98%。

3) 通過調(diào)節(jié)浸出液pH=2及加入3% SDS可以首先得到無定形結(jié)構(gòu)的FePO4，600℃高溫煅燒后可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂辛骄档碾姵丶?jí)FePO4，F(xiàn)e的回收率為97%。進(jìn)一步向?yàn)V液中加入飽和Na3PO4可以沉淀出Li3PO4，Li3PO4呈梭形形貌，Li的回收率可以達(dá)到96%。

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Atomic-economic recovery of aluminum, iron and lithium from spent LiFePO4battery

WANG Xuan1, 2, WANG Xian-you1, 2, ZHANG Rui1, 2, ZHANG Yuan-yuan1, 2

(1. Hunan Province Key Laboratory of Electrochemical Energy Storage and Conversion, School of Chemistry, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China; 2. National Base for International Science and Technology Cooperation, School of Chemistry, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China)

According to the differences of the physical and chemical properties for each element in the spent LiFePO4battery, Li, Fe and current collector-Al foil were atomic-economically recovered by high temperature sintering, acid leaching and adding different precipitating reagents. Lithium was first recovered in the form of Li3PO4, and iron was recovered in the form of FePO4. The results show that when the concentration of HCl is 5 mol/L, the dissolution rate of the mixed material reaches 98% when being heated at 60 ℃ for 4 h. The pH of the filtrate is adjusted to 2 after adding SDS to recover FePO4. Followed by adding of Na3PO4, when the concentration of Na3PO4is close to saturation, lithium precipitates in the form of Li3PO4. The precipitation rate of iron can reach 97%, the precipitation rate of lithium can reach 96%.

spent LiFePO4battery; element recycling; atomic economy; Li3PO4; FePO4

Project(51472211) supported by the National Natural Science Foundation of China

2017-08-24;

2018-01-02

WANG Xian-you; Tel: +86-731-58293377; E-mail: wxianyou@yahoo.com

10.19476/j.ysxb.1004.0609.2018.09.14

1004-0609(2018)-09-1824-08

TM912

A

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51472211)

2017-08-24；

2018-01-02

王先友，教授，博士；電話：0731-58293377；E-mail：wxianyou@yahoo.com

(編輯 李艷紅)