[发明专利]废旧磷酸铁锂离子电池正极材料循环利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，尤其涉及磷酸铁锂离子电池正极材料的循环利用。

背景技术

如今锂电池已被广泛应用各个行领域。锂离子电池应用量数以万计。据美国Frost & Sullivan调查数据，2007年锂电池全球供货量约为17亿6000万块，预计在2013年将达到39亿9000万块。如此大量的锂电池应用，其废旧电池产生的废料数目也将是惊人的。目前，这些废旧电池的废料大多数当做垃圾填埋，只有少量得到回收利用。使有用物质流失。现有技术中，对废旧磷酸铁锂电池中磷酸铁锂正极材料的回收主要有以下的方法：

专利号为200710129898.2的专利，公开了一种锂离子电池废料中磷酸铁锂正极材料的回收方法，是将废旧磷酸铁锂正极材料在惰性气体的气氛下，在450～600℃下烘烤2-5小时，将所得粉末产物加入可溶性铁盐的乙醇溶液中混合，干燥，然后在惰性气体的气氛下在300～500℃下焙烧2～5小时，回收得到磷酸铁锂正极材料。

专利号为200710076890.4的专利，公开了一种磷酸铁锂电池正极废片的综合回收方法，是将收集到的正极材料废片机械破碎成碎片；将碎片置于由真空气氛、惰性气体和/或还原性气体和/或氮气保护下的烧结炉中，在150～750℃的温度下处理；处理后的碎片用机械分离或超声波震荡方法，将铝箔基体部分分离出来，得到磷酸铁锂正极材料、导电剂和粘结剂残余物的混合物；将磷酸铁锂正极材料、导电剂和粘结剂残余物的混合物，在80～150℃温度下烘烤8-24h；将烘烤后的混合物磨粉后分级，控制粉料的粒径不大于20μm，即得磷酸铁锂正极回收料。

专利号为20081003093的专利，公开了一种回收钴酸锂电池材料，其步骤是将废旧锂电池的电芯机械破碎至1～5mm，150～600℃下进行处理，处理后的粉料通过振动筛分，筛下部分为钴酸锂和炭粉末，筛上部分为铜片和铝片。

上述的回收技术的不足是：只能机械的回收磷酸铁锂或其他的电极材料，对于失活的电极材料达不到回收重复利用的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种循环利用废旧磷酸铁锂电池的正极材料的方法，利用化学的方法将失活的磷酸铁锂离子电池的正极材料合成具有较高容量的锂离子电池正极活性的电极材料。

本发明的技术方案是：废旧磷酸铁锂离子电池正极材料循环利用方法，包括收集废旧磷酸铁锂正极镀层材料混合物，镀层材料混合物为磷酸铁锂和导电材料的混合物，其特征在于所述循环利用方法包括以下步骤：

a、将废旧磷酸铁锂正极镀层材料混合物用浓度为18～36wt％盐酸溶解，用密滤纸过滤去除碳粉并收集滤液，检测所得滤液的磷、铁和锂的含量；

b、在50～80℃下蒸发浓缩步骤a所得虑液，至所得虑液达到原来体积的一半，然后以步骤a检测的所得滤液的磷、铁和锂的含量为基础，向滤液补加锂源和/或铁源，使滤液达到锂：铁：磷质量浓度比为1～3∶1∶1；加水稀释补加锂源和/或铁源的滤液，使滤液中Fe²⁺浓度以铁浓度计量为0.4～1mol/L；

c、向经过步骤b的溶液中加入还原剂，保证后续水热过程中溶液中Fe²⁺不被氧化，还原剂加入方法是分多次间隔加入，还原剂加入量为每次加入0.001～0.01克，在加还原剂的间隔，滴管吸取0.5～1毫升滤液滴加入硫氰化钾，检查滤液是否变色。至滤液不再变色，则加入最后一次还原剂0.001～0.01克，使还原剂过量0.5～2.0wt％；

d、用氨水调节步骤c所得溶液的pH值，使pH值的范围为2～9；

e、将步骤d配制好的液体转移至水热釜中，加水稀释至水热釜体积的三分之一，然后在140～180℃下反应6～12小时；

f、冷却后将生成物取出，过滤，将过滤所得物用去离子水洗涤后，在干燥箱中100℃下，真空或惰性气体条件下干燥4-12小时，即得到灰色的磷酸铁锂粉末。

本发明所述废旧磷酸铁锂离子电池正极材料循环利用方法，其特征在于所述外加锂源为碳酸锂，氯化锂，氢氧化锂中的一种或几种的混合；所述外加铁源为硫酸亚铁和氯化亚铁中的一种或两种的混合。

本发明所述废旧磷酸铁锂离子电池正极材料循环利用方法，其特征在于所述还原剂为肼和抗坏血酸中的一种。