[發明專利]一種退役磷酸鐵鋰電池正極材料的回收再利用方法

在審

• 申請號: 201810185873.2
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108417923A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 楊則恒;張衛新;熊凡;高強;呂洪;王業波
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種退役磷酸鐵鋰電池正極材料的回收再利用方法，采用N?甲基吡咯烷酮溶劑浸泡溶解其中的粘結劑對LiFePO₄電極材料與鋁箔集流體進行剝離，將剝離的廢舊LiFePO₄電極材料與粘結劑混合后涂覆在碳布或鈦網上作為陽極，以石墨電極作為陰極，在電解質溶液中構建電解池，利用直流電場驅動脫鋰來實現鋰離子與脫鋰產物磷酸鐵共回收的目標。本發明采用直流電場驅動調控脫鋰，基本可以實現鋰的完全脫出，而脫鋰后的電極材料經過后續處理可轉化為磷酸鐵，后者可用于制備磷酸鐵鋰電極材料，電化學性能表現良好。本發明方法操作工藝簡便、條件可控、回收率高、對環境友好，有利于推廣應用。

技術領域

本發明涉及一種回收廢舊電池正極材料的方法，特別涉及一種退役磷酸鐵鋰電池正極材料的回收再利用方法，屬于鋰離子電池資源回收循環利用的領域。

背景技術

鋰離子電池(Lithium-ion batteries)從二十世紀九十年代投入商用后，因具有可充電和高能源密度等優勢，被廣泛地用于智能手機、筆記本電腦、相機、其他電子設備以及電動汽車的動力源中近年來，隨著鋰離子電池在電子設備及交通工具中的廣泛使用，對應的報廢數量持續增加。預計電動汽車產業會催生對鋰離子電池的大量需求。未來，鋰離子電池廢物流將會主要來自于電動汽車。鋰離子電池因具有輸出電壓高、循環壽命長、比能量大、無記憶效應和環境友好等優點，目前已成為發展最快的化學儲能電源，是高效二次電池的首選。

目前商業化的鋰離子電池包括鈷酸鋰(LiCoO₂)、錳酸鋰(LiMn₂O₄)、磷酸鐵鋰(LiFePO₄)和鎳鈷錳復合材料鋰電池等。其中，LiCoO₂電池循環性能優異而獲得廣泛應用，但是，Co資源稀少、成本較高、環境污染較大和抗過充能力較差，其發展空間受到限制；LiMn₂O₄電池價格低廉，充放電電壓高，對環境友好，安全性能優異，但存在Jahn-Teller效應而導致循環性能較差，并且其電化學性能在高溫時因為錳的溶解問題而衰減較快；LiFePO₄電池則因其具有價格低廉、環保、安全性能好和循環壽命長等優點而廣泛應用于電動汽車和其他電動交通工具，依舊是最具有市場前景的鋰離子電池正極材料，可以預見，磷酸鐵鋰材料的大幅增加的使用量和生產規模使得回收利用工作具有重要意義，既有利于保護環境，又利于資源可持續利用。目前，關于磷酸鐵鋰電極材料回收已有固相再生和濕法回收金屬兩大類方法，固相再生工藝相對簡單，但是缺點是能耗較高，還需重新按比例補充鐵、鋰、磷，而采用濕法工藝往往需要通過堿浸和酸浸，又會產生大量的廢液需要處理，工藝過程步驟較多。

發明內容

本發明是為了避免上述現有技術所存在的不足之處，旨在提供一種退役磷酸鐵鋰電池正極材料的回收再利用方法，通過電場驅動脫鋰回收再利用退役磷酸鐵鋰電池正極材料。本發明方法可以實現兼顧回收金屬鋰和磷酸鐵，并進一步用于制備磷酸鐵鋰電極材料。本方明方法操作工藝簡便、條件可控、回收率高、對環境友好，有利于推廣應用。

本發明采用電場驅動調控脫鋰，使得鋰脫出率較高，基本可以實現完全脫出，而脫鋰后的電極材料經過后續處理可轉化為磷酸鐵用于制備磷酸鐵鋰電極材料，電化學性能表現良好。

本發明退役磷酸鐵鋰電池正極材料的回收再利用方法，包括如下步驟：

步驟1：廢舊磷酸鐵鋰電極材料回收處理