[发明专利]一种直接回收利用磷酸铁锂电池正极材料的方法

说明书

本发明属于动力锂离子电池材料回收利用技术领域，证明了磷酸铁锂正极材料的可回收性，并公开了一种简易高效的回收方法与及其应用。包括如下步骤：将正极片从电池中拆出并机械破碎成片，在保护气氛下的烧结炉中于350‑450℃保温2hrs，然后简单地将铝箔和正极材料分离，正极材料细化处理之后作为回收的正极材料。此方法简单高效，得到的材料有较好的稳定性能，有利于工业上低成本低污染地对动力电池材料进行梯级利用。

技术领域

本发明属于锂离子电池回收利用技术领域，具体涉及一种简易有效的直接回收动力磷酸铁锂电池正极材料的方法以及应用。

背景技术

锂离子电池在商业化二次电池中，具有有高能量密度、高输出电压、长循环寿命，自放电小且无记忆效应的特点，因其电极材料选择的多样性，在移动电话、便携式笔记本、电动车行业等电子设备中得到广泛应用。

目前，商业用锂离子电池的正极材料主要为磷酸铁锂，镍钴锰三元材料等。磷酸铁锂材料由于其较高的能量密度，可靠的安全性，较长的寿命和优异的充电性能等突出性能；而且，与传统的锂离子二次电池正极材料，尖晶石结构的锰酸锂和层状结构的钴酸锂相比，磷酸铁锂的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染；因此磷酸铁锂材料受到极大的关注，成为早期二次电池行业研究和发展的重点，并广泛地应用于锂离子电池的正极材料。

随着锂电池行业的发展，锂电池广泛应用于动力能源，并产生了大量的废旧电池，其中绝大部分的动力电池的正极材料为磷酸铁锂材料。为了合理地回收资源以及减少废旧电池对环境的污染影响，同时响应国家政策号召，现对磷酸铁锂电池正极材料的回收利用问题亟待解决。

磷酸铁锂作为橄榄石结构材料，有较高的稳定性，以及优秀的可逆嵌脱锂的能力，这为直接从电池中提取磷酸铁锂进行回收利用提供了条件。鉴于此，证明磷酸铁锂正极材料的可回收性，以及提出一种简易有效的回收利用办法。特提出本申请。

发明内容

为了解决磷酸铁锂正极材料的直接回收利用问题，本发明的一个目的在于证明动力电池磷酸铁锂正极材料的可回收性。该方法将动力电池的正极片利用管式炉在保护气氛下在一定温度保温一定时间，得到的材料通过分离铝箔之后，再次应用到锂二次电池中，表现出稳定的充放电性能以及良好的能量密度。

本发明的另一目的在于提供一种高效简易的磷酸铁锂正极材料的直接回收方法。

本发明通过以下技术方案实现：

对于废旧磷酸铁锂动力电池正极的直接回收以及利用的方法，包括如下步骤：

(1)使用机械方法将正极材料从放电完全的动力电池中取出；

(2)取部分材料放入坩埚并置于管式炉中，抽真空之后通入N₂保护，以5℃ /min的升温速率升至400℃，并保温2小时，然后随炉冷却；

(3)在步骤(2)得到的试样，将集流体(铝片)剥离，收集并密封保存；

(4)将步骤(3)得到的样品，进行制浆处理，并做成极片(φ＝12mm)，装成电池。

步骤(4)中所述的制浆处理步骤为：以8:1:1的质量比例混合研磨样品、乙炔黑和聚偏氟乙烯(PVDF)，用N甲基吡咯烷酮(NMP)溶液溶解PVDF；样品放入钢罐并加入大小各三颗钢珠以20r/min的转速球磨六个小时后，在铝箔上涂布浆料；随后真空烘干，压片并裁剪成厚度大约为40μm直径为12mm的极片。

本发明的操作方法具有如下优点及有益效果：第一，证明了动力电池磷酸铁锂材料的可回收性，并呈现可靠性能；第二，介绍一种简易高效的流程对动力电池磷酸铁锂正极材料进行初步回收，节省回收过程中的资源浪费和环境污染。在此基础上进行进一步除杂和优化可以得到和商用磷酸铁锂材料媲美的回收材料。

附图说明