[發明專利]一種從磷酸鐵鋰廢舊電池中回收制備磷酸鐵鋰的方法

有效

• 申請號: 201210203380.X
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102751548A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 趙新兵;周斌;曹高劭;朱允廣;謝健
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C01B25/45
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及磷酸鐵鋰廢舊電池回收領域，具體涉及一種從磷酸鐵鋰廢舊電池中回收制備磷酸鐵鋰的方法。

背景技術

《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十二個五年規劃的建議》中明確提出，新能源汽車被列為加快培育和發展的七大戰略性新興產業之一，將繼續在資金和政策層面給予重點支持。動力電池是新能源汽車價值鏈的核心，也是新能源汽車動力系統的大腦，鎳氫電池或鋰離子電池是新能源汽車主要的動力電池產品。作為鋰離子電池中的一種——磷酸鐵鋰電池，最有潛力并將取代鎳氫電池，有望在未來幾十年來大面積應用，據析我國的磷酸鐵鋰電池技術已經相對成熟，全國五個試點城市的杭州已經率先在2010年推出了電動出租車，且反響不錯，而這些電動出租車的電池即為磷酸鐵鋰電池。可以預測磷酸鐵鋰電池的大量消費將會帶來數目驚人的磷酸鐵鋰廢舊電池，這些廢舊電池如果作為垃圾處理，不僅污染環境，而且還造成資源的浪費。如果作為二次資源回收利用將具有重要的意義。

目前我國對于磷酸鐵鋰廢舊電池的回收處理技術，相關法律條文都很少，關于磷酸鐵鋰廢舊電池中回收正極材料的報道也相對很少。公開號為CN102101701A、CN102163760A、CN101673859A、CN101831548A、CN102347521A的中國發明專利申請主要是針對鈷酸鋰廢舊電池和錳酸鋰廢舊電池的回收，但不同類型的電池材料有其自身的回收特點，故上述專利申請所公開的方法并非適用于所有類型的正極材料回收。公開號為CN101359756A、CN102280673A、CN101394015A、CN101582526A、CN102064366A、CN101383441A等中國發明專利申請則主要是涉及到工業生產中產生的磷酸鐵鋰廢料的處理辦法，并無從磷酸鐵鋰廢舊電池中回收可用的正極材料的方法。

公開號為CN102017276A的中國發明專利申請公開了一種廢舊磷酸鐵鋰動力電池的回收利用方法，雖是從廢舊電池中回收正極材料，但其涉及到復雜繁冗的拆裝工序。公開號為CN102285673A的中國發明專利申請公開了一種從電動汽車磷酸鐵鋰動力電池中回收鋰和鐵的方法，可以歸為從廢舊電池中對鋰、鋁和鐵這三種化學元素的回收利用，但是舍棄了磷酸根的回收。

公開號為CN101847763A、名稱為“一種廢舊磷酸鐵鋰電池綜合回收的方法”的中國發明專利申請和公開號為CN101916889A、名稱為“水系廢舊鋰離子動力電池回收制備磷酸鐵鋰的方法”的中國發明專利申請兩者都是先利用酸溶解磷酸鐵鋰，之后用堿性溶液調節pH使溶液中的鐵、鋰、磷離子生成沉淀來分離出磷酸鐵鋰正極材料，容易引入無機雜質元素。公開號為CN102208706A、名稱為“一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料的回收再生處理方法”的中國發明專利申請和公開號為CN102208707A、名稱為“一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料修復再生的方法”的中國發明專利申請均先將正負極片分離后單獨對正極片進行后續處理，鋰的回收率不高，回收材料中缺鋰，后續處理均要補充鋰源，從而得到新的磷酸鐵鋰電池正極材料。

發明內容

本發明提供了一種從磷酸鐵鋰廢舊電池中回收制備磷酸鐵鋰的方法，該方法環保、無污染，簡單易行，最大化利用了廢舊電池中的有用資源，產品利用率高，工序簡單，不引入新的無機雜質元素，故不需要分離、過濾等操作程序，生產可以做到零排放。

一種從磷酸鐵鋰廢舊電池中回收制備磷酸鐵鋰的方法，包括以下步驟：

1）將回收的廢舊磷酸鐵鋰電池拆解后剝去電池外殼，然后浸泡入去離子水或含有機溶劑的去離子水中，并通過超聲和機械攪拌交替的方法將極片與正負極粉料分離，取出極片和隔膜，得到含有正負極粉料的混合液；

2）將含有正負極粉料的混合液初步球磨，初步球磨混勻后的漿料經烘干后得到烘干后的材料；

3）將步驟2）中的烘干后的材料在氧化性的氣氛下煅燒，得到回收材料，向回收材料中添加鐵源和磷源，同時可選擇性地添加新的磷酸鐵鋰原料，得到配好的回收材料，配好的回收材料中Li、Fe、P三種元素的摩爾比為1~1.05：1：1（進一步優選為1：1：1），再加入碳源進行高能球磨，經干燥后得到回收廢料預燒料；

4）將回收廢料預燒料在保護性氣氛下利用微波燒結或固相燒結處理得到磷酸鐵鋰產品。

本發明中，待拆解的廢舊磷酸鐵鋰電池不需要進行放電處理來篩選所需的廢舊電池，直接機械拆解進行回收。

步驟1）中，所述的有機溶劑為乙醇、乙二醇、異丙醇、丙酮中的一種或兩種以上，將正極片和負極片浸泡入含有機溶劑的去離子水中，能夠更容易將正負極粉料與極片分離。