[发明专利]一种废旧磷酸铁锂电池和锰酸锂电池再生利用的方法

说明书

本发明公开了一种废旧磷酸铁锂电池和锰酸锂电池再生利用的方法，通过将磷酸铁锂电池和锰酸锂电池分别进行放电、拆解、有机溶剂浸泡、煅烧、酸解、过滤等步骤，然后将两种电池的正极材料得到的滤液按照一定的比例进行混合，调节溶液pH值得到磷酸锰铁锂前驱体，最后将磷酸锰铁锂前驱体配入碳源进行高温煅烧合成反应，最终得到碳包覆的磷酸锰铁锂正极材料。通过本发明的方法可以将废旧磷酸铁锂电池的正极材料、废旧锰酸锂的正极材料通过合适的化学手段作为合成高能量密度正极材料磷酸锰铁锂的锰源、铁源、磷源和锂源，降低磷酸锰铁锂的制备成本，回收利用效率高、处理速度快，可以为动力电池企业处理废旧动力电池提供一种全新的借鉴方式。

技术领域

本发明涉及锂离子电池回收应用领域，具体涉及一种废旧磷酸铁锂电池和锰酸锂电池再生利用的方法。

背景技术

随着我国新能源汽车的快速发展，大量的锂离子动力电池被应用到新能源汽车上，而锂离子动力电池的寿命周期普遍在5—8年，有的甚至更短，而新能源汽车的发展也有着接近10年的历史，因此随着时间的推移产生大量的废旧锂离子动力电池，而大多数以磷酸铁锂动力电池和锰酸锂动力电池居多，三元锂离子动力电池由于安全等技术问题仍未大量普及，针对如此大量的废旧动力电池，目前普遍的做法是将废旧的动力电池进行重新配组应用到储能领域，该方法可以短时间处理掉大量的废旧锂离子动力电池，然而人们也意识到这只是暂时性的处理方法，锂离子电池性能终究会衰减到无法再利用的时候，因此也有不少电池企业或电池回收企业在做废旧锂离子动力电池回收再生技术。

现有技术中有提及利用废旧磷酸铁锂电池通过一系列手段再生了磷酸铁锂正极材料，然而其电化学性能不如初次合成的磷酸铁锂性能，也有报道称利用酸解的方法重新合成磷酸铁锂，该方法合成磷酸铁锂材料性能与初次合成的磷酸铁锂基本一致，然而在锂离子动力电池高能量密度的发展方向上，磷酸铁锂电池几乎接近瓶颈，寻求高能量密度的电化学体系已经成为业内共识，磷酸锰铁锂与磷酸铁锂具有相同的晶体结构，然而磷酸锰铁锂的能量密度远高于磷酸铁锂，且磷酸锰铁锂各个元素的含量丰富、对环境友好，被认为是接替磷酸铁锂材料的下一代材料体系。然而目前磷酸锰铁锂的制备方法都是采用高纯度的化学试剂进行合成，成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种废旧磷酸铁锂电池和锰酸锂电池再生利用的方法，利用废旧的磷酸铁锂电池和废旧的锰酸锂电池中的正极材料为原料，设计工艺流程合成高能量密度的磷酸锰铁锂材料，一方面降低磷酸锰铁锂的制备成本，另一方面也为目前大量的废旧磷酸铁锂电池和锰酸锂电池的回收利用提供一种新的方式。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种废旧磷酸铁锂电池和锰酸锂电池再生利用的方法，包括以下步骤：

1)将废旧的磷酸铁锂电池放电后，拆解磷酸铁锂电池的外壳得到电池内芯；

2)将电池内芯放入有机溶剂中浸泡溶解电解质，然后对电池内芯进行分离处理得到正极混合料；

3)将正极混合料烘干后，煅烧除去正极混合料中的粘结剂，得到磷酸铁锂粉、碳粉及部分煅烧残留物的混合粉料；

4)将混合粉料进行酸解反应后过滤，得到滤液A；

5)按步骤1)-4)操作对废旧的锰酸锂电池处理，得到滤液B；

6)根据所要制备的目标产物中的铁与锰的比例，将滤液A和滤液B按所需体积比混合，通过碱液调节混合溶液的pH值形成沉淀，得到磷酸锰铁锂前驱体；

7)根据磷酸锰铁锂前驱体的质量配入碳源，在保护气氛下进行煅烧合成反应，最终得到碳包覆的磷酸锰铁锂正极材料。

优选的，所述步骤2)中电池内芯放入有机溶剂中浸泡2小时，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中任意两种或者三种的组合。