[發(fā)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

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810185873.2
• 申請(qǐng)日: 2018-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN108417923A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊則恒;張衛(wèi)新;熊凡;高強(qiáng);呂洪;王業(yè)波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/54
• 分類號(hào): H01M10/54
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發(fā)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(jié)劑對(duì)LiFePO₄電極材料與鋁箔集流體進(jìn)行剝離，將剝離的廢舊LiFePO₄電極材料與粘結(jié)劑混合后涂覆在碳布或鈦網(wǎng)上作為陽(yáng)極，以石墨電極作為陰極，在電解質(zhì)溶液中構(gòu)建電解池，利用直流電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)脫鋰來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰離子與脫鋰產(chǎn)物磷酸鐵共回收的目標(biāo)。本發(fā)明采用直流電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)調(diào)控脫鋰，基本可以實(shí)現(xiàn)鋰的完全脫出，而脫鋰后的電極材料經(jīng)過(guò)后續(xù)處理可轉(zhuǎn)化為磷酸鐵，后者可用于制備磷酸鐵鋰電極材料，電化學(xué)性能表現(xiàn)良好。本發(fā)明方法操作工藝簡(jiǎn)便、條件可控、回收率高、對(duì)環(huán)境友好，有利于推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(huán)利用的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋰離子電池(Lithium-ion batteries)從二十世紀(jì)九十年代投入商用后，因具有可充電和高能源密度等優(yōu)勢(shì)，被廣泛地用于智能手機(jī)、筆記本電腦、相機(jī)、其他電子設(shè)備以及電動(dòng)汽車的動(dòng)力源中近年來(lái)，隨著鋰離子電池在電子設(shè)備及交通工具中的廣泛使用，對(duì)應(yīng)的報(bào)廢數(shù)量持續(xù)增加。預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)會(huì)催生對(duì)鋰離子電池的大量需求。未來(lái)，鋰離子電池廢物流將會(huì)主要來(lái)自于電動(dòng)汽車。鋰離子電池因具有輸出電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、比能量大、無(wú)記憶效應(yīng)和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為發(fā)展最快的化學(xué)儲(chǔ)能電源，是高效二次電池的首選。

目前商業(yè)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(fù)合材料鋰電池等。其中，LiCoO₂電池循環(huán)性能優(yōu)異而獲得廣泛應(yīng)用，但是，Co資源稀少、成本較高、環(huán)境污染較大和抗過(guò)充能力較差，其發(fā)展空間受到限制；LiMn₂O₄電池價(jià)格低廉，充放電電壓高，對(duì)環(huán)境友好，安全性能優(yōu)異，但存在Jahn-Teller效應(yīng)而導(dǎo)致循環(huán)性能較差，并且其電化學(xué)性能在高溫時(shí)因?yàn)殄i的溶解問(wèn)題而衰減較快；LiFePO₄電池則因其具有價(jià)格低廉、環(huán)保、安全性能好和循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車和其他電動(dòng)交通工具，依舊是最具有市場(chǎng)前景的鋰離子電池正極材料，可以預(yù)見(jiàn)，磷酸鐵鋰材料的大幅增加的使用量和生產(chǎn)規(guī)模使得回收利用工作具有重要意義，既有利于保護(hù)環(huán)境，又利于資源可持續(xù)利用。目前，關(guān)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(duì)簡(jiǎn)單，但是缺點(diǎn)是能耗較高，還需重新按比例補(bǔ)充鐵、鋰、磷，而采用濕法工藝往往需要通過(guò)堿浸和酸浸，又會(huì)產(chǎn)生大量的廢液需要處理，工藝過(guò)程步驟較多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)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(guò)電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)脫鋰回收再利用退役磷酸鐵鋰電池正極材料。本發(fā)明方法可以實(shí)現(xiàn)兼顧回收金屬鋰和磷酸鐵，并進(jìn)一步用于制備磷酸鐵鋰電極材料。本方明方法操作工藝簡(jiǎn)便、條件可控、回收率高、對(duì)環(huán)境友好，有利于推廣應(yīng)用。

本發(fā)明采用電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)調(diào)控脫鋰，使得鋰脫出率較高，基本可以實(shí)現(xiàn)完全脫出，而脫鋰后的電極材料經(jīng)過(guò)后續(xù)處理可轉(zhuǎn)化為磷酸鐵用于制備磷酸鐵鋰電極材料，電化學(xué)性能表現(xiàn)良好。

本發(fā)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