[发明专利]一种从废旧磷酸铁锂正极极片中制备磷酸钒铁锂的方法

说明书

技术领域

本发明属于废旧锂离子电池正极极片的回收处理及再生技术领域，具体涉及到一种从废旧磷酸铁锂正极极片中制备磷酸钒铁锂的方法。

背景技术

据不完全统计，截止2016年底，锂离子动力电池出售量达56.5GWh，被应用于各行各业。锂离子电池在经过3~5年的使用后，会有不同程度的报废。据不完全统计，2015年废旧磷酸铁锂电池达2万吨以上，预计2020年废旧磷酸铁锂电池将达15万吨以上。同样，在磷酸铁锂电池制作过程中，会由于技术不成熟、工艺不稳定等因素造成正极极片的报废。这样一来，会产生大量的废旧磷酸铁锂电池，若不及时处理，必然造成资源浪费和环境污染。

公开号为CN101847763A、CN102956936A、CN103280610A、CN106191466A的中国发明专利申请公开的方法对废旧磷酸铁锂正极极片进行处理，通过焙烧、酸浸、碱浸，回收利用有价金属。以上方法使用酸、碱溶液溶解磷酸铁锂正极材料，工艺复杂、流程长、成本高，且对环境产生一定的污染。

公开号为CN102208706A、CN102751548A、CN104362408A对废旧磷酸铁锂正极回收料进行高温加热，除去碳、粘接剂等，然后补加锂源、碳源，混匀、煅烧制备磷酸铁锂正极材料。上述工艺不仅破坏了正极回收料中磷酸铁锂原有的结构，而且复杂、流程长，能耗高，在除去碳和粘接剂的过程中产生含碳气体，在一定程度上增加了温室效应。

公开号为CN103050698A通过将锂源、铁源、钒源、磷源按一定的摩尔比配比后，加入碳源和分散剂，球磨混料，煅烧，制备富锂的磷酸钒铁锂。

针对现有技术的不足，本发明采用废旧磷酸铁锂正极极片为原料，先通过粉碎、筛分，获得正极回收料，在不破坏正极回收料中磷酸铁锂材料原有结构的基础上，通过添加适量的锂源、钒源、铁源、磷源调节正极回收料中元素的成份，同时以正极回收料中存在的粘接剂为还原剂，高温焙烧，制备磷酸钒铁锂，可直接用于正极材料。整个工艺流程不破坏磷酸铁锂材料的碳包覆层，工艺简单、流程短，绿色经济。

发明内容

本发明以废旧磷酸铁锂正极极片为原料，通过粉碎、筛分，得到正极混合料，在不破坏正极回收料中磷酸铁锂材料原有结构的基础上，以正极回收料中含有的粘接剂为还原剂制备磷酸钒铁锂，整个过程不使用酸、碱溶液，不引入其他杂质，工艺简单、流程短、能耗低、经济环保。利用该法制备的磷酸钒铁锂同时具备了磷酸铁锂和磷酸钒锂的优点，可直接作为正极材料应用于锂离子电池中，实现资源的循环利用。

采用的技术方案﹕

1）将废旧磷酸铁锂正极极片进行粉碎，筛分，分别得到铝粉A和正极回收料B；

2）添加锂源、钒源、铁源和磷源调节正极回收料B中的元素成份，混匀、干燥，获得混合料C；

3）将混合料C进行焙烧，制得磷酸钒铁锂。

其中，所述的废旧磷酸铁锂正极极片来源于报废的磷酸铁锂电池、退役的磷酸铁锂电池、制作过程中产生的报废磷酸铁锂极片中的至少一种。

其中，所述的锂源为碳酸锂、草酸锂、氢氧化锂、氟化锂、氯化锂中的至少一种；所述的钒源为五氧化二钒、钒酸氨、三氧化二钒、氧化钒、钒酸钠中的至少一种；所述铁源为磷酸铁、氯化铁中的至少一种；所述的磷源为磷酸氢二氨、磷酸二氢氨、磷酸铁中的至少一种。

其中，所述的混合料C中锂、铁、钒、磷元素的摩尔比为1﹕0.7~0.99﹕0.01~0.3﹕1。

其中，所述的焙烧温度为500~750℃，焙烧时间为0.5~20h。

本发明使用废旧磷酸铁锂正极极片直接粉碎、筛分制备磷酸钒铁锂的方法效果是﹕不破坏正极回收料中磷酸铁锂材料的原有结构，以正极回收料中的粘接剂为还原剂制备磷酸钒铁锂，在整个过程中不使用酸、碱溶液，不引入其他杂质，获得的产品可直接作为正极材料应用于锂离子电池中，实现资源的循环利用，而且整个工艺流程简单，无污染。

附图说明

图1是本发明从废旧磷酸铁锂正极极片中制备磷酸钒铁锂的方法的工艺流程图。

图2是本发明在不同实施例中制备的磷酸钒铁锂的克容量测试结果。

具体实施方式

实施例1

1）将报废的磷酸铁锂电池进行拆解，获得废旧磷酸铁锂正极极片，粉碎、筛分，分别得到铝粉A和正极回收料B；

2）添加碳酸锂、五氧化二钒、磷酸铁、磷酸氢二氨，调节正极回收料B中的元素含量，混匀、干燥，获得混合料C。混合料C中锂、铁、钒、磷元素的摩尔比为1﹕0.7﹕0.3﹕1；