[发明专利]将废旧锂离子电池中的磷酸铁锂回收再生的方法

说明书

本发明属于废旧动力锂离子电池回收、循环利用技术领域，尤其是涉及一种废旧动力磷酸铁锂的回收再生方法。所述方法包括如下步骤：1)将干燥后的废旧磷酸铁锂粉料经加入0.1‑5M的混合有机酸为主的水溶液中处理；过滤得到含Li⁺、Fe²⁺、PO₄^3‑的酸性溶液；2)在母液中加有机溶剂，得到磷酸铁锂前驱体粗沉淀；3)过滤收集磷酸铁锂前驱体粗沉淀，分散于有机分散剂中高能球磨0.5‑8小时，将得到的浆料干燥除去溶剂后于气氛中600℃‑800℃煅烧2‑8小时，得到再生磷酸铁锂正极材料；4)将步骤3)中的滤液回收，在分离有机溶剂/分散剂并浓缩后的混合有机酸溶液再次用于步骤1)中磷酸铁锂的溶解。

技术领域

本发明属于废旧动力锂离子电池回收、循环利用技术领域，尤其是涉及一种废旧动力磷酸铁锂的回收再生方法。

背景技术

纯电动汽车、插电式混合动力汽车逐渐产业化和规模化，作为新能源汽车最重要零部件之一的动力电池将在未来若干年逐渐进入批量报废阶段。一方面报废锂离子电池具有易燃性、浸出毒性、腐蚀性、反应性等有毒有害性，另一方面随着产量的增长，地壳中锂元素丰度的限制也逐年抬高了锂离子电池的市场价格，其带来的新能源汽车产业发展与环境、资源之间矛盾将越来越突出。因此，回收并再生动力锂离子电池中的磷酸铁锂电极材料对实现节能减排、可持续发展，具有重要意义。传统的磷酸铁锂再生过程往往包含了大量无机酸的使用，从而产生了大量的无机废液，对环境造成了二次污染的同时增加了回收的成本。因此，如何研究开发新型回收技术，降低甚至实现零排放是发展磷酸铁锂的绿色回收的重要挑战。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种利用有机酸辅助回收并再生磷酸铁锂的绿色环保处理方法。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：将废旧锂离子电池中的磷酸铁锂回收再生的方法，包括如下步骤：

1)将干燥后的废旧磷酸铁锂粉料经加入0.1-5M的混合有机酸为主的水溶液在50-95℃下进行处理，且混合液的固液比为40-200克/升；过滤得到含Li+、Fe2+、PO43-的酸性溶液；

2)在母液中加入一定量有机溶剂，有机溶剂与母液的体积比为2:1-1:10，得到磷酸铁锂前驱体粗沉淀；

3)过滤收集磷酸铁锂前驱体粗沉淀，分散于一种有机分散剂中高能球磨0.5-8小时，其中磷酸铁锂前驱体粗沉淀与有机分散剂的固液比为1:3-1:1，将得到的浆料干燥除去溶剂后于气氛中600℃-800℃煅烧5-20小时，得到再生磷酸铁锂正极材料。其中，高能球磨过程对再生磷酸铁锂正极材料的电化学性质影响较大，不可省略；

4)将步骤3)中的滤液回收，在分离有机溶剂/分散剂并浓缩后的混合有机酸溶液再次用于步骤1)中磷酸铁锂的溶解。

作为本发明的优选技术方案，在步骤1)和步骤2)之间，可以进行以下步骤：b)减压加热浓缩含Li+、Fe2+、PO43-的酸性滤液，温度控制在45-98℃，压力控制在0.1-0.5大气压，浓缩比为0.1-0.9。这样，可以提高磷酸铁锂回收率，减少有机溶剂的使用。

作为本发明的优选技术方案，在步骤1)和步骤b)之间，进行以下步骤：a)对上述含Li+、Fe2+、PO43-的酸性滤液进行滴定或电感耦合等离子体发射光谱元素分析，根据分析结果加入适量锂盐和其他必要化合物，使溶液中的Li、Fe、P的摩尔比达到1-1.05:1:1-1.05。这样可以有效改善再生磷酸铁锂的电化学性质，并控制不同来源的磷酸铁锂废料的再生产物的产品质量，提高再生磷酸铁锂正极材料的一致性。