[發明專利]一種磷酸亞鐵鋰正極材料的回收方法

有效

• 申請號: 201010116636.4
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN102170036A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 余翯;先雪峰
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種磷酸亞鐵鋰正極材料的回收方法。

背景技術

具有橄欖石結構的磷酸亞鐵鋰LiFePO₄，由于其成本低、無毒、原材料來源豐富和良好的高溫電化學性能等優點而被廣泛應用在電動汽車、儲能電站、電動工具以及筆記本電腦等電池領域。由于其應用領域廣闊，磷酸亞鐵鋰電池的消耗量巨大，每年都會產生大量報廢的磷酸亞鐵鋰電池，從而產生大量的正極廢料。在電池生產過程中的廢漿料以及廢極片也會產生大量的正極廢料。因此，為了保護環境、回收再利用材料、節約成本，回收正極廢料中的磷酸亞鐵鋰變得非常必要。

廢舊磷酸亞鐵鋰電池由于經過長期的充放電循環使用，磷酸亞鐵鋰正極材料在幾百上千次的脫嵌鋰后，晶格會發生畸變、變形、坍塌，導致鋰離子無法進出其晶格，容量等電化學性能劣化。廢舊磷酸亞鐵鋰電池產生的正極廢料的成分為磷酸亞鐵鋰、包覆碳材料、導電劑、粘結劑、LiF等；因此，需要采取一些方法除去除磷酸亞鐵鋰外的雜質，并使磷酸亞鐵鋰轉化為具備完整橄欖石結構的磷酸亞鐵鋰材料，才能真正實現磷酸亞鐵鋰材料的回收。

CN101359756A公開了一種鋰離子電池廢料中磷酸亞鐵鋰材料的回收方法，該方法將廢料在惰性氣氛下烘烤后，加入鐵源進一步在惰性氣氛下焙燒一段時間，可回收得到振實密度和容量較高的磷酸亞鐵鋰材料。但是，利用該方法回收的磷酸亞鐵鋰由于導電劑和粘結劑分解導致其碳含量明顯增加，雜質較多，并且晶型較差。并且該方法并不能使晶格畸變、變形、坍塌的磷酸亞鐵鋰材料恢復電化學活性，因此其僅能處理未經充放電的正極廢漿料和廢極片，無法處理使用過的磷酸亞鐵鋰電池中的正極廢料。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：現有的回收方法，回收的磷酸亞鐵鋰雜質多，晶型差。從而提供一種雜質少、晶型好的磷酸亞鐵鋰的回收方法。

一種磷酸亞鐵鋰正極材料的回收方法，其包括如下步驟：

(1)將正極廢料在有氧氣氛下500～800℃燒結分解；

(2)將步驟(1)的產物與碳源混合，在還原性氣氛或者惰性氣氛下，在650～850℃燒結。

本發明所提供的磷酸亞鐵鋰的回收方法，不僅可以回收未充放電的磷酸亞鐵鋰正極廢料，更可以用于回收經過多次充放電循環的磷酸亞鐵鋰電池的正極廢料。本發明通過氧化焙燒徹底去除廢料中殘留的導電劑等碳材料以及粘結劑，避免了導電劑對鋰的消耗，從而可以進一步提高回收后的磷酸亞鐵鋰正極材料的容量；本發明通過分解和合成制成的磷酸亞鐵鋰材料晶體結構完整，雜相少，循環性能好。并且還原時還實現碳包覆，避免了常規回收方法對磷酸亞鐵鋰表面碳層的破壞，有利于提高磷酸亞鐵鋰回收料的導電性。

附圖說明

圖1是實施例1提供的磷酸亞鐵鋰正極材料的XRD圖

圖2是實施例1提供的磷酸亞鐵鋰正極材料的SEM圖

圖3是實施例6提供的磷酸亞鐵鋰正極材料的XRD圖

具體實施方式

為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

一種磷酸亞鐵鋰正極材料的回收方法，其包括如下步驟：

(1)將正極廢料在有氧氣氛下500～800℃燒結分解；

(2)將步驟(1)的產物與碳源混合，在還原性氣氛或者惰性氣氛下，在650～850℃燒結8～24h。

根據本發明提供的方法，正極廢料可以是電池生產過程中各個環節產生的磷酸亞鐵鋰正極廢料。例如未利用的廢漿料烘干后的正極廢料、廢舊電池拆解之后從正極片上刮下來的正極廢料，又或者廢舊電池拆解之后從正極片上溶脹脫離下來的正極廢料。這些正極廢料主要成分是磷酸亞鐵鋰材料，根據產生的環節不同，還可能含有導電劑(碳材料)、粘結劑以及其他雜質。

步驟(1)中的有氧氣氛優選為氧氣氣氛、空氣氣氛或氧分壓大于0.1的稀有氣體氣氛中一種。本發明更優選氧氣氣氛。

在高溫有氧氣氛下，正極廢料中導電劑、粘結劑等有機物與氧氣反應，變成二氧化碳釋放出去，從而去除導電劑以及粘結劑等雜質；同時正極廢料中的磷酸亞鐵鋰氧化分解。

為了使回收的磷酸亞鐵鋰正極材料的性能更加優越，本發明優選還包括在步驟(1)燒結分解之后，對燒結的產物進行破碎，更優選氣體破碎。