[發明專利]一種廢舊磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰電池再生利用的方法

有效

• 申請號: 201710419734.7
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN106997975B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 周元;胡洋;王宇雨;丁傳記;陳順東
• 申請（專利權）人: 安徽安凱汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00;C22B26/12
• 代理公司: 11390 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種廢舊磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰電池再生利用的方法，通過將磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰電池分別進行放電、拆解、有機溶劑浸泡、煅燒、酸解、過濾等步驟，然后將兩種電池的正極材料得到的濾液按照一定的比例進行混合，調節溶液pH值得到磷酸錳鐵鋰前驅體，最后將磷酸錳鐵鋰前驅體配入碳源進行高溫煅燒合成反應，最終得到碳包覆的磷酸錳鐵鋰正極材料。通過本發明的方法可以將廢舊磷酸鐵鋰電池的正極材料、廢舊錳酸鋰的正極材料通過合適的化學手段作為合成高能量密度正極材料磷酸錳鐵鋰的錳源、鐵源、磷源和鋰源，降低磷酸錳鐵鋰的制備成本，回收利用效率高、處理速度快，可以為動力電池企業處理廢舊動力電池提供一種全新的借鑒方式。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池回收應用領域，具體涉及一種廢舊磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰電池再生利用的方法。

背景技術

隨著我國新能源汽車的快速發展，大量的鋰離子動力電池被應用到新能源汽車上，而鋰離子動力電池的壽命周期普遍在5—8年，有的甚至更短，而新能源汽車的發展也有著接近10年的歷史，因此隨著時間的推移產生大量的廢舊鋰離子動力電池，而大多數以磷酸鐵鋰動力電池和錳酸鋰動力電池居多，三元鋰離子動力電池由于安全等技術問題仍未大量普及，針對如此大量的廢舊動力電池，目前普遍的做法是將廢舊的動力電池進行重新配組應用到儲能領域，該方法可以短時間處理掉大量的廢舊鋰離子動力電池，然而人們也意識到這只是暫時性的處理方法，鋰離子電池性能終究會衰減到無法再利用的時候，因此也有不少電池企業或電池回收企業在做廢舊鋰離子動力電池回收再生技術。

現有技術中有提及利用廢舊磷酸鐵鋰電池通過一系列手段再生了磷酸鐵鋰正極材料，然而其電化學性能不如初次合成的磷酸鐵鋰性能，也有報道稱利用酸解的方法重新合成磷酸鐵鋰，該方法合成磷酸鐵鋰材料性能與初次合成的磷酸鐵鋰基本一致，然而在鋰離子動力電池高能量密度的發展方向上，磷酸鐵鋰電池幾乎接近瓶頸，尋求高能量密度的電化學體系已經成為業內共識，磷酸錳鐵鋰與磷酸鐵鋰具有相同的晶體結構，然而磷酸錳鐵鋰的能量密度遠高于磷酸鐵鋰，且磷酸錳鐵鋰各個元素的含量豐富、對環境友好，被認為是接替磷酸鐵鋰材料的下一代材料體系。然而目前磷酸錳鐵鋰的制備方法都是采用高純度的化學試劑進行合成，成本較高。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種廢舊磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰電池再生利用的方法，利用廢舊的磷酸鐵鋰電池和廢舊的錳酸鋰電池中的正極材料為原料，設計工藝流程合成高能量密度的磷酸錳鐵鋰材料，一方面降低磷酸錳鐵鋰的制備成本，另一方面也為目前大量的廢舊磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰電池的回收利用提供一種新的方式。

為此，本發明采用如下技術方案：

一種廢舊磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰電池再生利用的方法，包括以下步驟：

1)將廢舊的磷酸鐵鋰電池放電后，拆解磷酸鐵鋰電池的外殼得到電池內芯；

2)將電池內芯放入有機溶劑中浸泡溶解電解質，然后對電池內芯進行分離處理得到正極混合料；

3)將正極混合料烘干后，煅燒除去正極混合料中的粘結劑，得到磷酸鐵鋰粉、碳粉及部分煅燒殘留物的混合粉料；

4)將混合粉料進行酸解反應后過濾，得到濾液A；

5)按步驟1)-4)操作對廢舊的錳酸鋰電池處理，得到濾液B；

6)根據所要制備的目標產物中的鐵與錳的比例，將濾液A和濾液B按所需體積比混合，通過堿液調節混合溶液的pH值形成沉淀，得到磷酸錳鐵鋰前驅體；

7)根據磷酸錳鐵鋰前驅體的質量配入碳源，在保護氣氛下進行煅燒合成反應，最終得到碳包覆的磷酸錳鐵鋰正極材料。

優選的，所述步驟2)中電池內芯放入有機溶劑中浸泡2小時，所述有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中任意兩種或者三種的組合。