本發(fā)明屬于資源回收和儲能，尤其涉及一種廢舊磷酸鐵鋰的資源回收方法。
背景技術(shù)：
1、磷酸鐵鋰電池中含有諸如碳酸二甲酯（dmc）、碳酸甲乙酯（emc）、碳酸二乙酯（dec）、六氟磷酸鋰（lipf6）等有毒電解質(zhì)，如果這些物質(zhì)泄漏會對環(huán)境造成嚴(yán)重危害，因此，廢舊磷酸鐵鋰電池的回收對于減少環(huán)境污染與緩解鋰資源壓力有著重要的意義。目前，廢舊磷酸鐵鋰電池的回收主要是針對正極材料的回收。已報(bào)道的從廢舊磷酸鐵鋰正極材料中回收有價金屬的主要技術(shù)可歸納為火法冶金和濕法冶金。
2、火法冶金是指通過高溫將磷酸鐵鋰電池中的其他雜質(zhì)燒除，將需要的物質(zhì)形成合金保留下來的工藝；典型的火法冶金工藝包括破碎、焙燒、氧化物還原、金屬精煉和分離，火法冶金工藝對原料的要求不高，適合大規(guī)模處理較復(fù)雜的電池，但該工藝因高溫（>800℃）導(dǎo)致能耗高且易產(chǎn)生有害氣體（如氟化氫、硫化物），這些有害氣體會對人體和周圍的環(huán)境產(chǎn)生重大的危害，為了防止有害氣體的排放，需搭載三廢處理系統(tǒng)，導(dǎo)致處理成本較高。而濕法冶金工藝是指以無機(jī)酸溶液將廢舊電池中的各有價成分浸出后，再以絡(luò)合交換法、堿煮-酸溶法、酸溶-萃取-沉淀法等加以回收的工藝；濕法冶金工藝具有生產(chǎn)靈活、低能耗、回收工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，但該工藝易造成其他金屬的浸出，選擇性低、藥劑消耗高，需消耗大量的酸/堿，這導(dǎo)致了高昂的成本和較低的回收利潤。中國發(fā)明專利cn117585696a公開了將廢舊磷酸鐵鋰材料和硫酸鹽混合后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)的方法，但該方法實(shí)際所能實(shí)現(xiàn)的鋰浸出率低，且浸出過程需要采用大量酸，回收效率低。
3、此外，傳統(tǒng)的火法冶金和濕法冶金雖然都回收了鋰電池中的金屬，但是對于高選擇性和高效地回收單個金屬的研究相對較少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種廢舊磷酸鐵鋰的資源回收方法，該方法能夠高選擇性和高效地回收單個金屬，且回收過程簡單高效、綠色環(huán)保、處理成本低。
2、本發(fā)明的目的之二在于提供一種再生磷酸鐵鋰。
3、本發(fā)明的目的之三在于提供一種正極材料。
4、本發(fā)明的目的之四在于提供一種電池。
5、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
6、本發(fā)明的第一方面提供了一種廢舊磷酸鐵鋰的資源回收方法，包括以下步驟：將硫酸鐵與廢舊磷酸鐵鋰混合后進(jìn)行焙燒，得到焙燒產(chǎn)物；將所述焙燒產(chǎn)物與水混合進(jìn)行水浸，分離得到含鋰浸出液和提鋰濾渣；對所述含鋰浸出液進(jìn)行提鋰處理，得到碳酸鋰；所述硫酸鐵與所述廢舊磷酸鐵鋰的摩爾比為1：（1~3）。
7、根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的廢舊磷酸鐵鋰的資源回收方法，至少具有如下的有益效果：
8、本發(fā)明巧妙地利用特定用量的硫酸鐵與廢舊磷酸鐵鋰混合后進(jìn)行焙燒，再通過水浸即可實(shí)現(xiàn)對鋰元素的高效回收，焙燒過程無有害氣體產(chǎn)生，且水浸處理無需大量酸堿，回收過程綠色環(huán)保、處理成本低，同時獲得的鋰浸出率高，該資源回收方法能夠?qū)崿F(xiàn)鋰元素的高選擇性和高效回收。
9、相較于其他硫酸鹽，本發(fā)明采用的硫酸鐵（fe2(so4)3）中的鐵為+3價，具有氧化性，在高溫?zé)Y(jié)過程中，fe3+能夠氧化磷酸鐵鋰（lifepo4）中的fe2+，促進(jìn)鋰的釋放，焙燒過程的反應(yīng)方程式如下：；該氧化反應(yīng)使得鋰更易以水溶性好的硫酸鋰（li2so4）形式存在，從而通過后續(xù)水浸過程就可以溶出，鋰浸出率高，實(shí)現(xiàn)鋰元素的高選擇性和高效回收，同時避免了大量酸試劑的使用。而現(xiàn)有技術(shù)中采用的硫酸鈉等其他硫酸鹽大多為惰性鹽，僅通過離子交換作用釋放鋰，鋰浸出率低，難以實(shí)現(xiàn)鋰元素的高選擇性和高效回收。
10、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述焙燒的溫度為400~500℃。
11、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述焙燒的時間為3~6h。
12、通過對焙燒的溫度和時間進(jìn)行優(yōu)化選擇，能夠進(jìn)一步提升鋰浸出率，提高回收效率；同時處理能耗有所下降，且無氟化物、硫化物等有害氣體排放，不需要搭載三廢處理系統(tǒng)，減少有害氣體的環(huán)境污染問題，以及降低工藝成本。
13、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述提鋰處理具體包括以下步驟：將所述含鋰浸出液氧化并調(diào)節(jié)ph值，進(jìn)行第一沉淀反應(yīng)，分離得到氫氧化鐵沉淀和含鋰濾液；將所述含鋰濾液與碳酸鹽混合，進(jìn)行第二沉淀反應(yīng)，分離得到碳酸鋰。
14、通過對提鋰處理的步驟進(jìn)行細(xì)化，通過氧化使溶液中的fe2+轉(zhuǎn)化為fe3+，以便通過調(diào)節(jié)ph使鐵元素更充分沉淀出來，提高鐵元素回收率的同時，避免其對鋰元素回收的影響，提高最終回收碳酸鋰的純度；加入碳酸鹽使鋰元素以碳酸鋰的形式回收，且碳酸鋰的回收率高、結(jié)晶度和形貌良好、純度高。
15、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述提鋰處理中，將所述含鋰浸出液氧化所采用的試劑選自過氧化物。
16、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述提鋰處理中，調(diào)節(jié)ph值所采用試劑包括氫氧化鈉、氨水或其組合。
17、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述提鋰處理中，調(diào)節(jié)ph值至7.5~8.5。
18、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述提鋰處理中，所述第二沉淀反應(yīng)的溫度為80~100℃。
19、對提鋰步驟的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇，有利于進(jìn)一步提高碳酸鋰的回收率和純度，并改善其結(jié)晶度和形貌。
20、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述資源回收方法還包括以下步驟：將所述提鋰濾渣、酸以及任選加入的所述氫氧化鐵沉淀混合進(jìn)行酸浸，得到酸浸液；將所述酸浸液氧化，得到氧化液；將所述氧化液與堿性試劑混合，進(jìn)行第三沉淀反應(yīng)，分離得到磷酸鐵。
21、在高選擇性、高效回收鋰元素基礎(chǔ)之上，本發(fā)明通過對提鋰濾渣的進(jìn)一步處理，能夠獲得雜質(zhì)含量低、磷鐵摩爾比接近1的磷酸鐵，同時實(shí)現(xiàn)了鋰、鐵、磷元素的有效回收，減少了磷污染等環(huán)境問題。加入提鋰處理步驟得到的氫氧化鐵沉淀，則能夠進(jìn)一步提高磷酸鐵的回收率。
22、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述第三沉淀反應(yīng)的溫度為85~120℃。
23、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述第三沉淀反應(yīng)的ph值為1~2.2。
24、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述氧化液與堿性試劑混合時，所述氧化液的加料速度為0.3~1.8ml/min。
25、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述酸浸液的磷鐵摩爾比為（0.6~0.95）：1。
26、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述資源回收方法還包括以下步驟：將所述碳酸鋰、所述磷酸鐵與碳源混合，煅燒后得到再生磷酸鐵鋰。
27、通過前述步驟獲得碳酸鋰和磷酸鐵，并將這兩種回收產(chǎn)物與碳源混合進(jìn)行煅燒，即可獲得再生磷酸鐵鋰，同時該再生磷酸鐵鋰具有良好的電化學(xué)性能，可用于制備具有良好首次充放電比容量、循環(huán)效率和倍率性能的正極材料和電池，從而實(shí)現(xiàn)廢舊資源的有效回收再利用。
28、本發(fā)明的第二方面提供了一種再生磷酸鐵鋰，所述再生磷酸鐵鋰的制備原料包含鋰源、鐵源和磷源；其中，至少所述鋰源由本發(fā)明的第一方面所述的資源回收方法回收得到。
29、根據(jù)本發(fā)明第二方面所述的再生磷酸鐵鋰，至少具有如下的有益效果：
30、至少利用本發(fā)明第一方面資源回收方法回收得到的鋰源作為原料，制得的再生磷酸鐵鋰具有雜質(zhì)含量低、純度高且電化學(xué)性能良好的特點(diǎn)，其可用于制備電化學(xué)性能良好的正極材料和電池。
31、本發(fā)明的第三方面提供了一種正極材料，所述正極材料包括本發(fā)明第二方面所述的再生磷酸鐵鋰。
32、根據(jù)本發(fā)明第三方面所述的正極材料，至少具有如下的有益效果：
33、利用本發(fā)明第二方面的再生磷酸鐵鋰制成的正極材料，具有良好的電化學(xué)性能。
34、本發(fā)明的第四方面提供了一種電池，所述電池包括本發(fā)明第三方面所述的正極材料。
35、根據(jù)本發(fā)明第四方面所述的電池，至少具有如下的有益效果：
36、將本發(fā)明第三方面的正極材料組裝成電池，其具有良好的電化學(xué)性能，尤其是具有良好的首次充放電比容量、循環(huán)效率和倍率性能。