[发明专利]一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收再生方法

说明书

本发明公开了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收再生方法，首先利用有机溶剂将废旧磷酸铁锂正极片或边角料的集流体与活性材料剥离，得到磷酸铁锂粉末；所得磷酸铁锂粉末加入浸出剂和双氧水的混合溶液进行液相浸出，过滤得到含锂滤液和磷酸铁滤渣；将含锂滤液除杂并蒸发浓缩后加入纯碱溶液，使锂元素以碳酸锂形式沉淀得到电池级碳酸锂；将磷酸铁滤渣利用盐酸进行逆向洗涤后，干燥、粉碎得到电池级磷酸铁。利用上述的电池级碳酸锂和电池级磷酸铁为原料制得磷酸铁锂正极材料。本发明工艺流程短、反应体系简单；既解决了环保问题，无含铁废渣和含磷废水产生，又提高了产品纯度，达到电池级磷酸铁和碳酸锂产品，资源回收率高，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池回收技术领域，特别涉及一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收再生方法。

技术背景

磷酸铁锂动力电池正极材料因其原材料来源丰富、无毒、且具有优异的安全性、稳定性和循环性，并且价格低，备受电动汽车、储能电站等行业推崇。新能源汽车动力电池的使用年限为5~8年，最早推广的新能源汽车动力电池即将迎来“退役潮”。废旧电池正极材料未经妥善处置会带来众多问题，将对环境和公共安全产生巨大危害。另一方面也会造成宝贵的有价值资源浪费，退役动力电池具有显著的资源特性，对其高效回收再利用具有显著的经济效益和环保价值。

对废旧磷酸铁锂电池的回收方法主要有两大类，一种是利用固相法再生磷酸铁锂，另一种以回收贵重金属锂为目的。例如公开号为CN 104362408 A的专利文献，公开了一种磷酸铁锂废料的回收再利用方法，是将待回收极片通过高温烘烤使得粘结剂分解失效，将磷酸铁锂和导电剂与集流体铝箔分离，然后将磷酸铁锂和导电剂高温烘烤后筛分得到磷酸铁锂粉料，之后再将磷酸铁锂粉料再次修复再生得到磷酸铁锂正极材料。由于废旧电池来源及制备过程的限制，上述修复再生的磷酸铁锂正极材料容易受外界在职的污染，纯度低，电化学性能稳定性差，并不能满足目前市场对电池材料的要求。公开号为CN 103280610A的中国专利文献，公开了一种酸碱浸出法回收磷酸铁锂废旧电池正极片中的铝、铁和锂的方法。该方法拆下磷酸铁锂电池正极，先用碱溶解，过滤后，滤渣用混合酸溶解，使得铁以磷酸铁沉淀形式存在并与炭黑等杂质与含锂溶液费率，含锂溶液可加入95℃饱和碳酸钠溶液，沉淀得到碳酸锂。含铁沉淀中加入酸浸出铁离子，再加入碱液调节pH值得到Fe(OH)₃。在上述回收方法中，均没有很好实现对磷酸亚铁锂废料高效、高附加值资源回收，并且工艺步骤繁杂，流程步骤多，试剂消耗量大，成本高。

因此，寻求开发一种工艺流程简单，回收率高，磷、铁、锂元素均可以实现高附加值资源回收利用，且所得磷酸铁产品的品质稳定，能够达到电池级产品指标要求的新的生产工艺，成为目前该领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收再生方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1）将废旧磷酸铁锂电池的正极片或边角料置于有机溶剂中浸泡，使将正极片或边角料的集流体与活性材料黏结的粘结剂溶解，实现集流体与活性材料的剥离，筛分后收集筛上物得到铝箔集流体、收集筛下物得到含有有机溶剂和活性材料的混合浆料，将混合浆料过滤后得到磷酸铁锂粉末和浸泡液，通过减压蒸馏将浸泡液中的有机溶剂回收再利用；

2）将步骤1）得到的磷酸铁锂粉末加入浸出剂和双氧水的混合溶液进行浸出反应，之后过滤得到含锂滤液和磷酸铁滤渣；

3）将步骤2）得到的含锂滤液调节至碱性pH值范围以通过沉淀反应除去其中的杂质离子，之后固液分离得到除杂液，将所得除杂液蒸发浓缩后加入碳酸钠溶液进行反应结晶，过滤、洗涤后所得固相即为电池级碳酸锂；

4）将步骤2）得到的磷酸铁滤渣利用一定pH值的盐酸溶液进行逆向洗涤，之后干燥、粉碎得到电池级磷酸铁；

5）将步骤3）所得电池级碳酸锂和和步骤4）所得电池级磷酸铁作为原料制得磷酸铁锂正极材料。