[發明專利]一種從廢舊磷酸鐵鋰正極極片中制備磷酸釩鐵鋰的方法

在審

• 申請號: 201710796060.2
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107579304A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 李薦;王利華
• 申請（專利權）人: 湖南省正源儲能材料與器件研究所
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00;C22B26/12
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于廢舊鋰離子電池正極極片的回收處理及再生技術領域，具體涉及到一種從廢舊磷酸鐵鋰正極極片中制備磷酸釩鐵鋰的方法。

背景技術

據不完全統計，截止2016年底，鋰離子動力電池出售量達56.5GWh，被應用于各行各業。鋰離子電池在經過3~5年的使用后，會有不同程度的報廢。據不完全統計，2015年廢舊磷酸鐵鋰電池達2萬噸以上，預計2020年廢舊磷酸鐵鋰電池將達15萬噸以上。同樣，在磷酸鐵鋰電池制作過程中，會由于技術不成熟、工藝不穩定等因素造成正極極片的報廢。這樣一來，會產生大量的廢舊磷酸鐵鋰電池，若不及時處理，必然造成資源浪費和環境污染。

公開號為CN101847763A、CN102956936A、CN103280610A、CN106191466A的中國發明專利申請公開的方法對廢舊磷酸鐵鋰正極極片進行處理，通過焙燒、酸浸、堿浸，回收利用有價金屬。以上方法使用酸、堿溶液溶解磷酸鐵鋰正極材料，工藝復雜、流程長、成本高，且對環境產生一定的污染。

公開號為CN102208706A、CN102751548A、CN104362408A對廢舊磷酸鐵鋰正極回收料進行高溫加熱，除去碳、粘接劑等，然后補加鋰源、碳源，混勻、煅燒制備磷酸鐵鋰正極材料。上述工藝不僅破壞了正極回收料中磷酸鐵鋰原有的結構，而且復雜、流程長，能耗高，在除去碳和粘接劑的過程中產生含碳氣體，在一定程度上增加了溫室效應。

公開號為CN103050698A通過將鋰源、鐵源、釩源、磷源按一定的摩爾比配比后，加入碳源和分散劑，球磨混料，煅燒，制備富鋰的磷酸釩鐵鋰。

針對現有技術的不足，本發明采用廢舊磷酸鐵鋰正極極片為原料，先通過粉碎、篩分，獲得正極回收料，在不破壞正極回收料中磷酸鐵鋰材料原有結構的基礎上，通過添加適量的鋰源、釩源、鐵源、磷源調節正極回收料中元素的成份，同時以正極回收料中存在的粘接劑為還原劑，高溫焙燒，制備磷酸釩鐵鋰，可直接用于正極材料。整個工藝流程不破壞磷酸鐵鋰材料的碳包覆層，工藝簡單、流程短，綠色經濟。

發明內容

本發明以廢舊磷酸鐵鋰正極極片為原料，通過粉碎、篩分，得到正極混合料，在不破壞正極回收料中磷酸鐵鋰材料原有結構的基礎上，以正極回收料中含有的粘接劑為還原劑制備磷酸釩鐵鋰，整個過程不使用酸、堿溶液，不引入其他雜質，工藝簡單、流程短、能耗低、經濟環保。利用該法制備的磷酸釩鐵鋰同時具備了磷酸鐵鋰和磷酸釩鋰的優點，可直接作為正極材料應用于鋰離子電池中，實現資源的循環利用。

采用的技術方案﹕

1）將廢舊磷酸鐵鋰正極極片進行粉碎，篩分，分別得到鋁粉A和正極回收料B；

2）添加鋰源、釩源、鐵源和磷源調節正極回收料B中的元素成份，混勻、干燥，獲得混合料C；

3）將混合料C進行焙燒，制得磷酸釩鐵鋰。

其中，所述的廢舊磷酸鐵鋰正極極片來源于報廢的磷酸鐵鋰電池、退役的磷酸鐵鋰電池、制作過程中產生的報廢磷酸鐵鋰極片中的至少一種。

其中，所述的鋰源為碳酸鋰、草酸鋰、氫氧化鋰、氟化鋰、氯化鋰中的至少一種；所述的釩源為五氧化二釩、釩酸氨、三氧化二釩、氧化釩、釩酸鈉中的至少一種；所述鐵源為磷酸鐵、氯化鐵中的至少一種；所述的磷源為磷酸氫二氨、磷酸二氫氨、磷酸鐵中的至少一種。

其中，所述的混合料C中鋰、鐵、釩、磷元素的摩爾比為1﹕0.7~0.99﹕0.01~0.3﹕1。

其中，所述的焙燒溫度為500~750℃，焙燒時間為0.5~20h。

本發明使用廢舊磷酸鐵鋰正極極片直接粉碎、篩分制備磷酸釩鐵鋰的方法效果是﹕不破壞正極回收料中磷酸鐵鋰材料的原有結構，以正極回收料中的粘接劑為還原劑制備磷酸釩鐵鋰，在整個過程中不使用酸、堿溶液，不引入其他雜質，獲得的產品可直接作為正極材料應用于鋰離子電池中，實現資源的循環利用，而且整個工藝流程簡單，無污染。

附圖說明

圖1是本發明從廢舊磷酸鐵鋰正極極片中制備磷酸釩鐵鋰的方法的工藝流程圖。

圖2是本發明在不同實施例中制備的磷酸釩鐵鋰的克容量測試結果。

具體實施方式

實施例1

1）將報廢的磷酸鐵鋰電池進行拆解，獲得廢舊磷酸鐵鋰正極極片，粉碎、篩分，分別得到鋁粉A和正極回收料B；

2）添加碳酸鋰、五氧化二釩、磷酸鐵、磷酸氫二氨，調節正極回收料B中的元素含量，混勻、干燥，獲得混合料C。混合料C中鋰、鐵、釩、磷元素的摩爾比為1﹕0.7﹕0.3﹕1；