[發明專利]一種從水系廢舊磷酸鐵鋰電池中回收再生正極材料的方法

無效

• 申請號: 201310382103.4
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103449395A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 李平;曲選輝;王玲;范麗珍;萬琦;劉志偉
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M10/54
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種從水系廢舊磷酸鐵鋰電池中回收再生正極材料的方法，其特征在于回收步驟如下：

1）對充分放電后的水系廢舊磷酸鐵鋰電池進行精細化拆解，獲得完好的正極片；將正極片在去離子水中浸泡，實現正極活性物質與集流體鋁箔充分分離，除去鋁箔并倒出上層清液后得到正極活性物質與去離子水的混合物，對上述混合物烘干20～30h、球磨5～10h后得到待再生正極材料；

2）采用碳硫分析儀對待再生材料進行碳含量測試，采用電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP-AES）對Li、Fe、P元素比例進行測試，得到待再生材料成分信息表；根據上述成分表，添加鋰源和鐵源調整Li:Fe:P摩爾比例為(1.0～1.1):1:1，在此比例基礎上，進一步按1:1:1的比例添加鋰源、鐵源和磷源，調整材料中C含量比例至1～7wt.%；

3）采用固相法對調整元素比例后的材料球磨5～10h，根據廢舊磷酸鐵鋰材料補鋰再生機理和新材料合成條件，在惰性氣氛及不同溫度下分兩階段煅燒10～30h后得到再生磷酸鐵鋰正極材料。

2.根據權利要求1所述的從水系廢舊磷酸鐵鋰電池中回收再生正極材料的方法，其特征在于步驟1）和步驟3）中球磨過程采用300～400r/min的轉速，和每球磨1～2h靜置10～30min，隨后反向球磨1～2h，靜置10～30min的工藝，累計球磨時間達到5～10h的控制策略，在保證球磨效果的同時避免因球磨過程產熱造成材料成分破壞。

3.根據權利要求1所述的從水系廢舊磷酸鐵鋰電池中回收再生正極材料的方法，其特征在于步驟1）獲得待再生正極材料時，對正極活性物質中存在的粘結劑和導電劑不作特殊處理；在步驟3）材料再生燒結時，粘結劑與導電劑一同作為碳源，參與磷酸鐵鋰材料再生反應。

4.根據權利要求1所述的從水系廢舊磷酸鐵鋰電池中回收再生正極材料的方法，其特征在于步驟3）廢舊磷酸鐵鋰正極材料再生過程中，充分利用待再生材料中已有的碳源，通過增加鋰源、鐵源和磷源調整Li、Fe、P等元素的摩爾比例和絕對含量，控制C、Li、Fe、P比例至合適值，保證了再生材料具有高的克容量的同時具有良好的倍率性能。

5.根據權利要求1所述的從水系廢舊磷酸鐵鋰電池中回收再生正極材料的方法，其特征在于步驟3）廢舊磷酸鐵鋰正極材料再生過程中，根據廢舊磷酸鐵鋰材料補鋰再生機理和新材料合成條件，采用惰性氣氛下300～500℃預燒3～10h，650～850℃下再燒10～20h的兩階段煅燒法，將廢舊材料修復再生和新材料煅燒合成同步進行，保證了再生材料具有高的克容量和良好的循環性能。

6.根據權利要求1所述的從水系廢舊磷酸鐵鋰電池中回收再生正極材料的方法，其特征在于所述鋰源包括碳酸鋰、氫氧化鋰、草酸鋰、乙酸鋰、氯化鋰或磷酸鋰；所述鐵源包括草酸亞鐵和乙酸亞鐵；所述磷源包括磷酸二氫氨、磷酸氫二銨。