[发明专利]一种磷酸铁锂废旧电池正极材料回收再生方法

说明书

本发明提供了一种磷酸铁锂废旧电池正极材料回收再生方法，包括以下步骤：将回收的磷酸铁锂废旧电池完全放电后进行拆解，取出正极片；用有机溶剂对正极片进行清洗，除去残留电解液，干燥；将干燥后正极片浸入有机酸与水形成的分散液中，加热、搅拌；将上一步的混合物过筛，分离出集流体，得悬浊液，将其在搅拌下蒸干，真空干燥得回收材料粉末；测定元素Li、Fe含量，补锂，混匀，混匀物料在惰性气氛下焙烧得到回收再生的正极材料。本发明使用上述分散液对集流体和正极活性材料进行分离，大大提高了铝、磷酸铁锂的回收率和二者分离效率，该工艺简便快捷，节省了机械法、酸浸或碱浸等繁复回收铝的步骤，降低了成本，避免对环境造成的二次污染。

技术领域

本发明涉及磷酸铁锂废旧电池回收领域，具体涉及一种磷酸铁锂废旧电池正极材料回收再生方法。

背景技术

自20世纪90年代锂离子电池商业化推出以来，得到了人们的广泛关注和重视，由于锂离子电池具有工作电压高、便于携带、高能量密度等优点已广泛应用于手机、笔记本电脑、照相机、电动汽车等现代电子设备中。随着科技的进步，锂离子电池的生产和需求与日俱增，如2000年-2010年，全球增长了800％，且随着其在电动汽车和智能电网的进一步潜在应用，对锂离子电池的需求更加日益加剧。根据工业需求和增长量估算，锂离子电池的市场价值将由2015年的314亿美元快速增长至2020年的537亿美元，这必将造成全世界对金属锂的强烈需求和金属锂的供不应求。

众所周知，锂离子电池经过一定次数的充放电后，容量会逐渐损失直至报废，锂离子电池的使用寿命一般为1-3年，动力锂电池寿命要长一些，所以随着使用量的增加将会产生大量的报废锂离子电池，如不对其处理就填埋将会严重污染环境并影响人体健康，还会造成资源浪费，加大地球现有资源利用的压力，限制锂电池更加长远的发展。因此，无论从环境或经济的角度来看，废旧锂离子电池的回收是势在必行，并亟需加大推进回收产业的力度。

锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四个主要部件组成，其中正极上的活性物质成本约占整个锂离子电池制造成本的30-50％，是锂离子电池中价值最高的部件，也是锂离子电池回收的重点和难点。离子电池正极活性物质回收或再次资源利用化的技术中比较成熟的是湿法冶金术，其过程简单易操控，回收效率较高，因此受到了广泛关注，详细的已公布的废旧锂离子电池的电池处理和回收方法主要是先进行电池的放电拆解，通过高温烧结、有机溶剂如NMP超声或NaOH腐蚀集流体等预处理方法分离出活性材料，再对活性材料通过酸浸、碱浸或混合浸出的方法对活性物质中的金属元素进行选择性或全部浸出，最后通过萃取、沉淀、置换、蒸馏等方法获得金属单质、金属化合物、正极材料等。相关的专利有专利CN107706480A公布了一种用于锂电池回收的硅胶萃取剂及制备方法和应用方法，设计了一种硅胶萃取剂，在不同的温度下对金属离子有不同的结合率，其萃取率高，可以实现金属离子高效环保无污染的分离。CN102368560B公布了一种电池的电极材料的回收方法，以离子液体为溶剂，选择性地溶解活性物质，溶解于离子液体的活性物质通过简单的高温处理使金属锂与其中的重金属元素得到回收。CN107419096B公布了一种废旧锂电池回收再生三元正极材料的制备方法，通过无机酸浸出废旧正极中金属元素后，除铜铝铁后在碱性条件下共沉淀得到三元材料前驱体，最后与碳酸锂球磨后煅烧得到再生三元正极材料。CN106921001B公布了一种利用功率超声回收钴酸锂电池的方法，通过H₂S₂O₄-H₂O₂配以间歇形式的超声波辅助实现对锂和钴的高效浸出，后分步沉淀分别回收锂、钴。CN109449522A公开了一种废电池中的金属离子回收及其应用于全固态锂电池的方法，利用有机酸实现金属离子的回收同时将回收产物纳米化后用作惰性填料增加聚合物-锂盐中无定形区域，从而提高离子电导率，实现了资源的回收和再利用。

分析现有技术，湿法冶金法回收的过程中存在以下问题：1，工艺步骤繁多，工艺参数需要严格控制；2，消耗大量的试剂，引入大量的杂质离子，且增加了回收的成本；3，处理和回收过程通常会产生废液废气等二次污染，需要配备另外的装置进行收集处理。