锂钠冰晶石的沉淀-溶解平衡

摘要

新能源行业的迅猛发展，使废旧磷酸铁锂（LiFePO₄）电池的高值回收再利用成为目前的研究热点.但其正极粉料夹带残留的铝集流体，导致回收制备的磷酸铁（FePO₄）中铝含量偏高，从而影响再生FePO4的电化学性能.本文以硫酸铝、硫酸锂、硫酸钠和氟化铵为原料，通过调控氟铝配位合成锂钠冰晶石（Na₃Li₃Al₂F1₂），研究其沉淀?溶解平衡行为，为废旧LiFePO4粉料酸浸液氟化配位除Al提供依据.系统考察了配位沉淀过程中F/Al摩尔比、Na/Al摩尔比、Li/Al摩尔比、反应初始p H、反应温度以及反应时间的影响.得出优化的沉淀条件：F/Al摩尔比为7、Na/Al摩尔比为1.5、Li/Al摩尔比为2、反应温度70℃、反应pH为4.5以及反应时间3 h.在最佳工艺条件下，氟化剂配位沉Al后，滤液中各离子浓度趋于稳定，其中Al³⁺质量浓度为75.02 mg·L^-1.此外，探究了Na₃Li₃Al₂F₁₂在不同pH溶液中的溶解度.在温度30℃，pH小于3时，酸度越大，Na₃Li₃Al₂F₁₂的溶解度越大，pH大于3时，pH值对Na₃Li₃Al₂F₁₂溶解度影响不大.为验证其具有指导意义，在实际应用中，废旧LiFePO₄正极材料酸浸液NaF配位沉Al后，Al³⁺沉淀率达99.4%，实现深度除Al.

关键词

废旧磷酸铁锂 / 锂钠冰晶石 / 配位沉淀 / 沉淀-溶解平衡 / 溶解度

基金资助

广西重点研发计划项目（桂科AB23026051）