[發(fā)明專利]一種回收廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料中鋰，鐵，集流體?鋁箔的方法

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• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107190150A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王先友;王軒;余睿智;張蕊
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B21/00;C22B26/12;H01M10/54
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙)43108
• 代理人: 冷玉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明應(yīng)用于鋰離子電池正極廢舊材料的處理回收領(lǐng)域，更具體的說是磷酸鐵鋰正極廢舊材料中各種有用元素回收方法。

背景技術(shù)

自1991年全球第一只商業(yè)化鋰離子電池由日本索尼推向市場以來，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，市場規(guī)模從無到有，先后超越鎳鎘電池、鎳氫電池等其他二次電池而發(fā)展成為3C電子產(chǎn)品、電動汽車和儲能領(lǐng)域的首選電池。

近年來，隨著化石資源的日益減少，霧霾等環(huán)境問題的日益嚴重，發(fā)展電動汽車得到各國政府的高度重視。而發(fā)展電動汽車，關(guān)鍵在電池。鋰離子電池憑借其優(yōu)良的性能成為新一代電動汽車的理想動力源，具有重量輕、儲能大、功率大、無污染、也無二次污染、壽命長、自放電系數(shù)小、溫度適應(yīng)范圍寬泛，是電動汽車較為理想的車用蓄電池。從電動汽車列入國家863高科技發(fā)展計劃，到新能源汽車產(chǎn)業(yè)列入國家七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)近十年來得到了快速的發(fā)展，2015年我國新能源汽車呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，產(chǎn)量37.9萬輛，同比增長3.5倍，2017年有望達到65萬輛，中國也成為全球最大的新能源汽車的增量市場。在未來5年全國新能源汽車將達500萬輛保有量的政策目標。

中國新能源汽車動力電池的發(fā)展使用的正極材料通常有錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰。磷酸鐵鋰電池因其安全可靠、性能穩(wěn)定和成本相對低廉的優(yōu)點受到青睞，尤其是在城市公交和電動大巴上應(yīng)用的動力電池，主要都是磷酸鐵鋰電池。據(jù)統(tǒng)計，在純電動客車上，磷酸鐵鋰仍占主流，磷酸鐵鋰的產(chǎn)量(含企業(yè)自產(chǎn))2016年相比于2015年增長170.0％。

隨著磷酸鐵鋰電池在新能源汽車上的用量逐年增大，各個電池生產(chǎn)廠家的磷酸鐵鋰電池的產(chǎn)量也越來越大，隨之而來的磷酸鐵鋰正極材料生產(chǎn)廠在生產(chǎn)過程中存在的廢料，以及電池廠在涂布壓片過程中因斷帶或者切片不均而產(chǎn)生的正極廢舊材料也越來越多。如果將這些廢舊材料直接丟棄，無疑是一種巨大的資源浪費。尤其是隨著新能源汽車對鋰電池的需求越來越大，導(dǎo)致各種鋰鹽的價格均迅速上漲，并且越來越多磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)廠家使用磷酸鐵作為合成磷酸鐵鋰的前驅(qū)體，也導(dǎo)致了磷酸鐵價格的提高。因此回收磷酸鐵鋰電池正極廢片中鋰，鐵，集流體-鋁箔的意義非常重大，不僅可以解決磷酸鐵鋰電池報廢后的回收問題，回收得到的產(chǎn)物還可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益，而且通過回收得到的鋰鹽、鐵鹽可以作為重新合成磷酸鐵鋰的原料，進一步降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明采用一種簡單的方法回收廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料中鋰，鐵，集流體-鋁箔，在整個回收過程中可以幾乎完整地保存鋁箔以便其回收，同時，可以極大的將廢舊磷酸鐵鋰廢片中鋰、鐵元素以磷酸鐵、磷酸鋰的形式回收。磷酸鐵可作為新生產(chǎn)磷酸鐵鋰的前驅(qū)體材料，磷酸鋰可作為生產(chǎn)碳酸鋰或氫氧化鋰的前驅(qū)體，真正意義上實現(xiàn)原子經(jīng)濟。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對磷酸鐵鋰電池的制造過程中,磷酸鐵鋰正極材料在涂布壓片過程中常常會因斷帶或者切片時而產(chǎn)生大量的邊角料,以及廢舊磷酸鐵鋰電池正極片,而提供的一種回收廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料中鋰，鐵，集流體-鋁箔的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種回收廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料中鋰，鐵，集流體-鋁箔的方法，包括如下步驟：

(1)將待回收的廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料置于堿性溶液中進行攪拌，超聲處理，待活性物質(zhì)磷酸鐵鋰混合材料從鋁箔上完全脫落后，將鋁箔從堿液中分離后直接進行回收；

(2)將步驟(1)堿性溶液中的磷酸鐵鋰混合材料過濾分離后進行干燥；

(3)將步驟(2)干燥后的磷酸鐵鋰混合材料置在窯爐中煅燒4～8h,然后進行球磨處理，球磨后的粉料用振動過篩，控制粒徑在10～15μm；

(4)將步驟(3)球磨后的混合材料浸入酸液中攪拌，使混合材料完全溶解；

(5)向步驟(4)所得混合液中緩慢加入堿液，調(diào)節(jié)溶液的pH值使溶液中的三價鐵離子以磷酸鐵的形式沉淀，過濾、洗滌，得到磷酸鐵材料；

(6)向步驟(5)所得濾液中繼續(xù)緩慢加入堿液，調(diào)節(jié)濾液至中性；

(7)向步驟(6)的中性溶液中加入磷酸鹽至飽和狀態(tài)，溶液中逐步出現(xiàn)白色沉淀，直至白色沉淀不再出現(xiàn)后，過濾、洗滌，得到磷酸鋰；

(8)將步驟(1)、(5)、(7)分別得到的鋁箔、磷酸鐵、磷酸鋰進行干燥，得到鋁箔、磷酸鐵和磷酸鋰材料。

進一步地，所述的廢舊磷酸鐵鋰正極材料為工廠生產(chǎn)線上產(chǎn)生的磷酸鐵鋰正極廢舊材料，包括正極材料廠產(chǎn)生的廢料，以及電池廠的邊角余料和廢舊磷酸鐵鋰電池正極片。