本發明涉及磷酸鐵鋰報廢電池的再生處理，具體的說是一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法。

背景技術：

1、磷酸鐵鋰具有成本低、循環壽命長和使用安全等優點，使其在電池方面得到廣泛應用，隨著電動汽車的電池使用壽命逐漸到期，動力電池報廢量也越來越大，其報廢的主要原因為能夠參與化學反應的活性li數量減少，即li主要被正極表面形成的極化膜——sei膜攔截，在放電過程中不能正常嵌入到fepo4骨架中。鋰離子電池內含有六氟磷酸鉀、碳酸酯類有機物以及鈷、鋰、銅等重金屬及塑料均是寶貴資源，具有極高的回收價值，尤其是磷酸鐵鋰更具有回收價值，則需要將磷酸鐵鋰廢料中的三價鐵離子轉化為二價鐵離子，現有技術中，將回收的磷酸鐵鋰轉化為碳酸鋰，然后將碳酸鋰轉化為磷酸鐵鋰。

技術實現思路

1、為了回收磷酸鐵鋰并將其再制造利用，本發明提供一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，對廢舊電池中的磷酸鐵鋰進行回收，直接將廢舊的磷酸鐵鋰轉化為磷酸鐵鋰，且將全部的fe3+轉化為fe2+，提高了轉化率，節約了回收利用的時間。

2、為了實現上述目的，本發明采用的具體方案為：一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，將磷酸鐵鋰廢料送入制造爐內，向制造爐內持續通入還原劑和水使其內部形成可控氣氛，在可控氣氛下控制溫度為600-800℃進行熱處理，處理過程中實時檢測爐內可控氣氛中co2含量，實時調整還原劑和水的通入量使可控氣氛中co2含量保持在1.2-5％。

3、作為上述一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法的一種優化方案：磷酸鐵鋰廢料的獲取方法為：將廢動力電池的正負極材料加入溶劑內溶解獲得原料溶液，對原料溶液進行除雜和提純得到磷酸鐵鋰廢料。

4、作為上述一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法的另一種優化方案：溶劑為n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺中的一種或兩種。

5、作為上述一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法的另一種優化方案：所述還原劑為甲醇。

6、作為上述一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法的另一種優化方案：當co2含量小于1.2％時，減小還原劑的通入量、增大水的通入量。

7、作為上述一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法的另一種優化方案：當co2含量大于5％時，增大還原劑的通入量、減小水的通入量。

8、作為上述一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法的另一種優化方案：所述制造爐包括底座、底座上傾斜設置的爐殼和同軸設置在爐殼內的爐膽，磷酸鐵鋰廢料通過進出料單元進入或流出爐膽，爐殼上設置有用于供還原劑和水進入爐膽的進氣筒以及用于檢測爐膽內co2含量的檢測儀；底座上設置有用于驅動爐殼和爐膽轉動的驅動單元。

9、作為上述一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法的另一種優化方案：進料單元包括與爐殼同軸且伸入爐膽內的進料管和設置在進料管內的螺旋輸送組件，螺旋輸送組件包括轉動軸和與轉動軸固定連接的螺旋葉片，轉動軸的轉動過程中，螺旋葉片將磷酸鐵鋰廢料輸送至爐膽或者輸出爐膽外。

10、作為上述一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法的另一種優化方案：所述進料管伸出爐殼的一端開設有進料口和出料口。

11、作為上述一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法的另一種優化方案：所述驅動單元包括環繞爐殼外側壁設置的齒圈和設置在底座上的傳動齒輪，傳動齒輪驅動連接有驅動電機。

12、與現有技術相比，本發明有如下有益效果：

13、本發明提供了一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，將磷酸鐵鋰廢料送入制造爐內，并向爐內持續通入還原劑和水使爐內形成可控氣氛，在可控氣氛下控制溫度為600-800℃進行熱處理，磷酸鐵鋰廢料在可控氣氛內發生反應，且可控氣氛內co2含量保持在1.2-5％，還原劑分解為一氧化碳和氫氣、水與磷酸鐵鋰廢料內的碳進行反應生成一氧化碳和氫氣，磷酸鐵鋰廢料內的三價鐵離子與一氧化碳反應生成二氧化碳。基本反應原理如下：

14、2c+3h2o→co+co2+3h2

15、co+2fepo4+li2o→2lifepo4+co2

16、h2+2fepo4+li2o→2lifepo4+h2o

17、溫度600-800℃和可控氣氛內只有磷酸根、二價鐵離子和金屬鋰離子能夠穩定存在，且磷酸鐵鋰為橄欖石結構，能夠一步回收磷酸鐵鋰廢料，提高了回收效率；在該可控氣氛內三價鐵離子全部轉化為二價鐵離子，提高了回收率；該可控氣氛內，三價鐵離子的轉化速率高，縮短了磷酸鐵鋰廢料的回收時間。

技術特征：

1.一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，其特征在于：將磷酸鐵鋰廢料送入制造爐內，向制造爐內持續通入還原劑和水使其內部形成可控氣氛，在可控氣氛下控制溫度為600-800℃進行熱處理，處理過程中實時檢測爐內可控氣氛中co2含量，實時調整還原劑和水的通入量使可控氣氛中co2含量保持在1.2-5％。

2.如權利要求1所述的一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，其特征在于：磷酸鐵鋰廢料的獲取方法為：將廢動力電池的正負極材料加入溶劑內溶解獲得原料溶液，對原料溶液進行除雜和提純得到磷酸鐵鋰廢料。

3.如權利要求2所述的一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，其特征在于：溶劑為n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺中的一種或兩種。

4.如權利要求1所述的一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，其特征在于：所述還原劑為甲醇。

5.如權利要求1所述的一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，其特征在于：當co2含量小于1.2％時，減小還原劑的通入量、增大水的通入量。

6.如權利要求1所述的一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，其特征在于：當co2含量大于5％時，增大還原劑的通入量、減小水的通入量。

7.如權利要求1所述的一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，其特征在于：所述制造爐包括底座(2)、底座(2)上傾斜設置的爐殼(1)和同軸設置在爐殼(1)內的爐膽，磷酸鐵鋰廢料通過進出料單元進入或流出爐膽，爐殼(1)上設置有用于供還原劑和水進入爐膽的進氣筒(3)以及用于檢測爐膽內co2含量的檢測儀；底座(2)上設置有用于驅動爐殼(1)和爐膽轉動的驅動單元。

8.如權利要求7所述的一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，其特征在于：進料單元包括與爐殼(1)同軸且伸入爐膽內的進料管和設置在進料管內的螺旋輸送組件，螺旋輸送組件包括轉動軸和與轉動軸固定連接的螺旋葉片，轉動軸的轉動過程中，螺旋葉片將磷酸鐵鋰廢料輸送至爐膽或者輸出爐膽外。

9.如權利要求8所述的一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，其特征在于：所述進料管伸出爐殼(1)的一端開設有進料口和出料口。

10.如權利要求7所述的一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，其特征在于：所述驅動單元包括環繞爐殼(1)外側壁設置的齒圈(101)和設置在底座(2)上的傳動齒輪，傳動齒輪驅動連接有驅動電機。

技術總結
一種基于可控氣氛的磷酸鐵鋰回收方法，將磷酸鐵鋰廢料送入制造爐內，向制造爐內持續通入還原劑和水使其內部形成可控氣氛，在可控氣氛下控制溫度為600?800℃進行熱處理，處理過程中實時檢測爐內可控氣氛中CO<subgt;2</subgt;含量，實時調整還原劑和水的通入量使可控氣氛中CO<subgt;2</subgt;含量保持在1.2?5％，本發明，直接將廢舊的磷酸鐵鋰轉化為磷酸鐵鋰，且將全部的Fe<supgt;3+</supgt;轉化為Fe<supgt;2+</supgt;，提高了轉化率，節約了回收利用的時間。

技術研發人員：張儷文,馮崇,張政委,杜秀娟,徐文靜,熊金強,石書冰,王金輝,徐靜文,劉慶森,賈逸涵,時慶宇,范升碩
受保護的技術使用者：湖南第一師范學院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28