[发明专利]一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料的回收再利用的方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料的回收再利用方法，包括：将退役的磷酸铁锂电池进行放电处理、破碎和浸出；将所得的浸出液进行过滤，得到滤液和滤渣；调节所得滤液的pH并加入沉淀剂，得到除杂后的溶液；向所得的溶液中加入锂源、磷源或铁源，得到混合溶液；调节所得混合溶液的pH为10～12，得到磷酸铁锂的前驱体沉淀；将所得前驱体与碳源混合后在惰性气氛下进行固相烧结，得到磷酸铁锂正极材料。本申请采用的回收方法实现了资源有效利用，简化了操作步骤，降低了成本且易大规模推广。

技术领域

本发明涉及储能器件领域，特别涉及一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料的回收再利用的方法。

背景技术

锂离子电池具有放电电压高、比能量大、自放电小、循环寿命长和无记忆效应等优点，因此，自从1991年日本索尼公司率先实现锂离子电池的商业化以来，现已逐步取代传统二次电源，广泛用于便携式电子设备、电动汽车、空间技术和国防工业等方面。其中，磷酸铁锂电池因为具有良好的安全性、成本低和无毒等优点，渐渐在锂离子电池市场占据主导地位。

在磷酸铁锂材料的生产过程中，不可避免的会产生一些废料，实际应用中也会产生一部分退役的磷酸铁锂电池，并且随着电动汽车的普及，退役电池的量也会急剧增长，直接丢弃会造成环境污染以及资源浪费，因此对废料以及退役磷酸铁锂电池进行回收势在必行。专利CN109485027A公开了一种采用酸性浸出以及碱性沉淀的方法回收了废旧磷酸铁锂电池中的锂，但是忽略了铁与磷的回收再利用，造成了资源的严重浪费；专利CN109704300A公开了一种回收磷酸铁锂电池的方法，包括将废旧磷酸铁锂电池进行酸性浸出，向浸出液中加入锂源、铁源以及磷源，得到混合溶液，再进行水热制备磷酸铁锂正极材料，但此方法存在难以大规模回收磷酸铁锂，混合溶液组分难以控制，所制备磷酸铁锂正极材料杂质较多，结晶性差等缺点。根据上述内容，可以发现现有的回收工艺存在步骤繁琐，资源浪费严重，难以大规模应用，成本高等缺点。

因此，有必要提供一种能实现资源有效利用，操作步骤简单，成本低且能够大规模推广的磷酸铁锂电池回收方法。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料的回收再利用的方法，其目的是为了实现资源有效利用，简化操作步骤，降低成本且实现大规模推广。

为了达到上述目的，本发明提供了一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料的回收再利用方法，包括以下步骤：

步骤一、将退役的磷酸铁锂电池进行放电处理、破碎，将破碎后的粉料与磷酸铁锂废料一同在酸性条件下进行还原浸出，得到浸出液；

步骤二、将步骤一所得的浸出液进行过滤，得到滤液和滤渣；

步骤三、调节步骤二所得滤液的pH并加入沉淀剂，得到除杂后的溶液；

步骤四、向步骤三所得的溶液中加入锂源、磷源和铁源中的一种或多种，得到混合溶液；

步骤五、调节步骤四所得混合溶液的pH为10～12，得到磷酸铁锂的前驱体沉淀；

步骤六、将步骤五所得前驱体与碳源混合后在惰性气氛下进行固相烧结，得到磷酸铁锂正极材料。

进一步的，所述步骤一中浸出所用试剂为浸出用酸和还原剂，所述浸出用酸为盐酸、硫酸、醋酸、草酸、甲磺酸以及苯磺酸中的一种或多种，所述浸出用酸的浓度为0.1～5mol/L；所述还原剂为草酸、苯酚、苯胺、甲醇、葡萄糖以及纤维素中的一种或多种。

进一步的，所述所述浸出用酸与还原剂的摩尔比为1：0.5～1。

进一步的，所述步骤三中调节PH为2～4，调节滤液pH所用溶液为NaOH溶液、KOH溶液或氨水，所用溶液浓度为0.1～5mol/L。

进一步的，所述步骤三中沉淀剂为Na₂S溶液，所述Na₂S溶液浓度为0.5～5mol/L。