[发明专利]一种利用废旧锂离子电池回收磷酸铁锂材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用废旧锂离子电池回收磷酸铁锂材料的方法。该方法，首先，将拆解出正电极片使正极片置于110～120℃的水蒸气中加热，以溶解分解以除去电极片上所粘附的锂盐电解质。接着，在氧气气氛下焙烧氧化得到三价铁离子后，通过显色反应界定出三价铁离子的存在从而界定磷酸铁锂正极片，从而完成对磷酸铁锂电极片的分类，便于后续对非磷酸铁锂电极片的回收。接着，将磷酸铁锂电极片在惰性气氛下焙烧以便于正极活性物质脱离正极集流体。最后，DMF清洗除去粘接剂。由此，避免现有技术中通过化学试剂提取正极活性成分所导致的工艺复杂、污染严重的问题，具有较高的回收率。再生后的磷酸铁锂材料的充放电性能完全能够达到合格水平。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池回收的技术领域，尤其涉及一种利用废旧锂离子电池回收磷酸铁锂材料的方法。

背景技术

目前，新能源汽车领域用的锂离子电池主要有两类：一类是正极材料为磷酸铁锂(LFP)电池，一类为三元材料电池。磷酸铁锂电池体系的优点是循环性能好、安全性能可靠，但由于磷酸铁锂的能量密度不足，成为制约其发展的瓶颈；而三元电池的高电压、高能量密度有望满足人们的需求。在未来几年内，高端的三元体系动力锂电池将会呈现供不应求的局面，每年的需求量达到几万吨，在采用三元材料锂离子电池的技术已逐步趋于成熟。

现有技术中，从废旧锂电池中提取磷酸铁锂的主流方式是将锂电池直接粉碎、筛分和化学沉淀法得到钴盐、镍盐和锰盐，铝和铜，然后再进行深加工，虽然实现了镍钴锰铝铜的全回收，但是回收率低，工艺繁琐，化学污染严重，得到的产物不纯。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种利用废旧锂离子电池回收磷酸铁锂材料的方法，该方法简单，回收率高，避免了大量使用化学试剂提取电极材料导致的环境污染问题。

本发明利用废旧锂离子电池再生磷酸铁锂电池的方法，包括以下步骤：

(1)从废旧锂离子电池中拆解出正电极片；

(2)使所述正极片置于110～120℃的水蒸气中加热；

(3)从经步骤(2)处理的正极片取下部分为样品，所述样品待在含氧气气氛下、600～700℃温度下焙烧后使含有正极活性材料的表面接触包含水溶性硫氰盐酸性混合液，将能够产生显色反应的样品所对应的正极片界定为磷酸铁锂正极片；

(4)将所述磷酸铁锂正极片置于惰性气氛、400～500℃温度下焙烧，得到粉末状正极活性物质；

(5)将所述粉末状正极活性物质采用DMF清洗，得到磷酸铁锂材料。

上述步骤(1)中，待回收再生的废旧电池包含磷酸铁锂电池和非磷酸铁锂电池。非磷酸铁锂电池的范畴有多元锰钴等锂电池。

从废旧锂离子电池中拆解出正电极片的具体方法可以包括：

(11)将所述锂离子电池进行完全放电；

(12)将经步骤(11)处理的锂离子电池所含有的电解液分离，再拆解成正极、负极、隔膜。

此处，步骤(11)中完全放电的电压可以是0伏或大体接近0伏。完全放电的方式采用公知的方式进行，例如，根据所废旧电池的容量，在该电池正极和负极之间连接负载，控制初始放电电流在该电池A-h容量值的0.1～0.5倍之间，放电时间控制在2～20小时内，直至电池电压下降为零。

上述去除电解液较佳地在真空冷冻条件下进行。在一个实施方案中，真空冷冻的方式液氮冷冻，真空冷冻的时间为2～8min，优选为5min。

上述分离得到的电解液较好地可回收处理。在一个实施方案中，回收处理的方法具体包括：包括:(121)将真空冷冻后得到的固态电解液使用温度低于3℃的去离子水洗涤；(122)将经洗涤的固态电解液在40～50℃解冻得到混合液；(123)将所述混合液降温至-30～-20℃以析晶，收集晶体。