[发明专利]一种废旧磷酸铁锂正极材料湿法修复再生的方法

说明书

本发明公开了一种废旧磷酸铁锂正极材料湿法修复再生的方法，包括以下步骤：步骤S1、使用有机溶剂浸泡废旧磷酸铁锂正极片，干燥后得到洁净磷酸铁锂正极片；步骤S2、将洁净磷酸铁锂正极片置于N‑甲基吡咯烷酮中浸泡，超声处理后，经固液分离得到LFP粉料和铝片；步骤S3、将LFP粉料置于材料修复剂中进行材料修复，经固液分离和水洗得到修复后LFP粉料；步骤S4、干燥后的修复后LFP粉料与过量的Li₂CO₃或LiOH混合，在氮气或氩气气氛保护下进行再生烧结，得到再生修复后的磷酸铁锂粉料。本发明充分利用磷酸铁锂的失效机制，采用湿法修复的方式直接修复受损的磷酸铁锂正极材料，最大限度地回收了磷酸铁锂正极材料中的化学组成，最大程度上节约了材料的回收成本。

技术领域

本发明涉及锂电池电极材料领域，尤其涉及一种废旧磷酸铁锂正极材料湿法修复再生的方法。

背景技术

随着我国新能源汽车规模的扩大，预计未来我国电动汽车对锂离子电池需求比例将会进一步提高。其中，磷酸铁锂(LiFePO₄或LFP)具有热稳定性高、循环寿命长、成本低等优点，是目前应用最广泛的动力锂离子电池正极材料之一。LFP电池在整个锂离子电池市场中占有超过三分之一的份额。以比亚迪“刀片电池”为代表的无模组方案带来的能量密度提高和成本下降，磷酸铁锂占比有望有所回升。

新能源汽车的动力锂电池一般寿命为3-5年，随着动力电池产销量逐年攀升，动力电池回收利用迫在眉睫，社会高度关注。退役后若处置不当，一方面会给社会带来环境影响和安全隐患，另一方面也会造成资源浪费。磷酸铁锂电池循环寿命在3500次以上，磷酸铁锂性能会随循环次数增多而呈现缓慢衰减趋势。

磷酸铁锂性能下降的主要原因是Li空位缺陷和Fe占据Li位，Li空位缺陷不仅会导致Fe²⁺氧化为Fe³⁺，还会导致Fe²⁺部分迁移到锂位，形成所谓的“反位”缺陷，在充电过程中阻碍了Li⁺的转移。

目前最常见的回收利用废旧电池的方法为退役磷酸铁锂电池湿法资源化回收，通常采用酸浸出的方式溶解正极材料，获得有价金属离子的溶液，最后通过除杂、沉淀，得到有价金属的无机盐。但是，该提取方法的处理成本高，需要消耗大量酸碱，并且会产生大量三废，对环境造成严重污染。

此外，还有现有技术中还采用火法修复，具体为将分离得到的正极材料通过补锂，实现材料的物理、化学指标的恢复，达到修复再生的目的。但是，与直接制备得到的电池材料相比，由于修复再生的电池材料中存在一些杂质，在充放电的过程中，材料中的杂质会与电解液发生副反应，从而影响材料的循环性能。因此，该方法获得的电池材料的电化学性能却相差较远，难以与商业化的材料进行比较。

磷酸铁锂正极材料成分不含贵重金属，因此目前退役磷酸铁锂电池湿法资源化回收和火法修复的经济价值和环境效益都不高。因此，需要就磷酸铁锂正极材料失效机制针对性设计相应的资源化开发相应的处置新工艺，保证安全环保，最大程度上节约了材料的回收成本，从而真正解决退役磷酸铁锂电池的资源化回收问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种废旧磷酸铁锂正极材料湿法修复再生的方法，保证节能环保的前提下，采用湿法修复的方式直接修复受损的磷酸铁锂正极材料，此过程避免了对材料晶体结构的破坏，方便快捷，工艺可行性强，使处理后的磷酸铁锂正极材料能够用于制造新的磷酸铁锂电池。

本发明提供一种废旧磷酸铁锂正极材料湿法修复再生的方法，包括以下步骤：

步骤S1、使用有机溶剂浸泡废旧磷酸铁锂正极片，干燥后得到洁净磷酸铁锂正极片；

步骤S2、将洁净磷酸铁锂正极片置于N-甲基吡咯烷酮中浸泡，超声处理后，经固液分离得到LFP粉料和铝片；

步骤S3、将所述LFP粉料置于材料修复剂中进行材料修复，经固液分离和水洗得到修复后LFP粉料；