[发明专利]废旧磷酸铁锂电池正极材料固相烧结再生方法

说明书

技术领域

本发明属于废旧磷酸铁锂电池正极材料回收领域，尤其涉及一种废旧磷酸铁 锂电池正极材料固相烧结再生方法。

背景技术

能源枯竭、环境污染已经成为当今社会亟待解决的两大问题。随着电动汽车 的发展，以磷酸铁锂(LiFePO₄)作为正极材料的动力电池得到了广泛的应用。 LiFePO₄电池因其具有环境友好、价格低廉、化学相容性好、热稳定性高等优点， 已成为电动汽车领域重要的动力电源。随着中国政府的巨大投入和政策扶持，电 动汽车市场在未来几年会呈现一个井喷式的发展。而一旦电动汽车市场规模化启 动，将给动力电池市场带来爆发式增长。动力电池的使用量越多，势必会造成报 废电池的量也越多。据中国汽车技术研究中心介绍，预计2015年，动力电池累 计报废量在2～4万吨左右，到2020年前后，我国仅纯电动(含插电式)乘用车 和混合动力乘用车动力电池累计报废量将达到12～17万吨的规模。因此，回收 LiFePO₄电池便具有巨大的经济价值和社会价值。

当前，由于电动汽车正处于研发推广阶段，并没有大范围使用，因此我国车 用动力电池尚未出现大规模报废的情况，也尚未建立专业车用动力电池回收利用 体系。废旧LiFePO₄电池回收网络不健全，导致电池回收量少，环保风险大。就 目前而言，有关LiFePO₄电池回收方法及相关理论研究的报道较少。国内LiFePO₄电池电极材料的回收方法体系研究总体还处于科研阶段，可适用于大规模推广的 产业化技术还不多。总体而言，据现有公开专利和文献报告，废旧LiFePO₄电池 正极材料的回收方法主要有两大类，一种以回收贵重金属为目的的湿法浸出，另 一种为再生LiFePO₄正极材料。

其中，CN104831072A公开了一种废旧LiFePO₄电池正极回收方法，该方法 首先对正极片分离和预处理后，用无机强酸浸出反应得到含锂离子的滤液，随后 加入95℃饱和Na₂CO₃溶液，沉淀得到Li₂CO₃。CN102403554A也公开了废旧 LiFePO₄电池正极材料循环利用方法，该方法将收集的废旧LiFePO₄正极镀层材 料混合物用盐酸溶解后，测定其中磷、铁和锂的含量。添加铁和锂将其配成具有 一定质量比的锂铁磷溶液，通过水热反应得LiFePO₄粉末。CN102751548A、 CN102664294A、CN102208707A等先后公开了一种从磷酸铁锂废旧电池中回收 制备LiFePO₄的固相再生方法，包括将极片分离和预处理后，分析正极材料的锂 铁损失，通过添加锂源和铁源或选择性地添加新的LiFePO₄原料，再加入碳源高 能球磨，经煅烧处理得到新的LiFePO₄产品。

上述工艺中，湿法浸出工艺反应步骤多，工序较为复杂，且采用无机强酸浸 出，容易造成二次污染，较难做到生产工艺零排放。而在公开的固相法再生方法 中，大部分工艺都是基于分析了废旧材料的锂铁损失后，通过添加锂源和铁源或 新的LiFePO₄原料来煅烧再生的。这类工艺通常包含两大缺陷：一是分析锂铁损 失的准确性较难把握；二是添加的锂源和铁源或LiFePO₄原料的量较难控制，容 易造成最终产品的纯度不达标。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供了一种分离率高、回收的材料性能优良的废 旧LiFePO₄电池正极材料固相烧结再生方法。

本发明提供了一种废旧LiFePO₄电池正极材料固相烧结再生方法，其包括以 下步骤：

步骤A，将废旧的LiFePO₄电池拆解开，取出正极片，分离出正极片表面 的正极材料，将得到的正极材料在球磨机中球磨0.5～1h得粉末；

步骤B，将步骤A得到的粉末与导电碳源混合，在400～900℃、保护性气 氛条件下固相烧结6～9h，得到最终产品。

本发明提供的废旧LiFePO₄电池正极材料固相烧结再生方法的有益效果是：