[發明專利]提升廢舊鋰離子電池再生的正極活性材料電學性能的方法

在審

• 申請號: 201810673127.8
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN110649343A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 楊聲海;介亞菲;張剛;賴延清;繆永華;黃勇;陳佳杰;張凱;田忠良;薛馳;陳永明;何靜;唐朝波;楊聲榮
• 申請（專利權）人: 中天儲能科技有限公司;中南大學;中天新興材料有限公司;江蘇中天科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M10/0525
• 代理公司: 44334 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司
• 代理人: 蘇廣秀;徐麗

本發明屬于廢舊電池材料回收技術領域，提升廢舊鋰離子電池再生的正極活性材料電學性能的方法，從廢舊鋰離子電池中獲得需要回收的廢舊正極活性材料，對廢舊正極活性材料進行除氟處理，用于提升再生的正極活性材料的電學性能。本發明通過對廢舊正極活性材料進行所述的熟化除氟過程，可以明顯改善回收得到的正極活性材料的電學性能；例如，明顯提升放電容量，對其循環性能也有所改善。

技術領域

本發明屬于廢舊電池回收領域，具體涉及一種從廢舊鋰離子電池中如何高電學性能地回收再生正極活性材料的方法。

背景技術

由于磷酸鐵鋰電池安全性能好、循環壽命長和材料成本低等諸多優點，被認為是目前理想的電動交通工具電池，被廣泛應用于汽車行業。然而隨著電動汽車產業快速增長，據中國汽車技術研究中心預測，到2020年，我國電動汽車動力電池累計報廢量將達到32.2萬噸(大部分為磷酸鐵鋰動力電池)。如果廢舊電池不能有效的回收再利用，我們馬上也要面臨著嚴峻的生態污染和資源浪費。因此，為了回收再利用材料、節約成本，回收廢舊磷酸鐵鋰動力電池中的磷酸鐵鋰材料變得十分必要。

由于經濟利益驅使，目前報道的廢舊磷酸鐵鋰電池主要以回收鋰元素為主，通過沉淀法得到碳酸鋰、磷酸鋰或磷酸二氫鋰，也有部分報道通過得到磷酸鐵沉淀來回收磷和鐵元素。現有技術中回收磷酸鐵鋰未考慮脫氟、凈化除銅、鋁雜質，LiF鹽和銅鋁元素會通過共沉淀進入到合成的磷酸亞鐵鋰粗產品中，最終影響磷酸亞鐵鋰正極材料的電化學性能。

發明內容

為解決現有廢舊鋰離子電池再生的正極活性材料性能不理想的技術問題，本發明提供了一種提升廢舊鋰離子電池再生的正極活性材料電學性能的方法，通過創新的對廢舊正極活性材料進行熟化除氟處理(本發明也簡稱為熟化)，可出人意料地提升再生的正極活性材料(或者回收的正極活性材料)的電學性能。

一種提升廢舊鋰離子電池再生的正極活性材料電學性能的方法，從廢舊鋰離子電池中獲得需要回收的廢舊正極活性材料；將廢舊正極活性材料置于酸液中，在負壓條件或者在連續氣流吹掃下進行熟化除氟處理，用于提升再生的正極活性材料的電學性能。

本發明人通過大量研究，創新性地發現，制約廢舊電池回收得到的正極活性材料性能的一個主要因素為廢舊正極活性材料中殘留的氟原料，通過對正極活性材料回收過程進行所述創新的熟化除氟處理，可以明顯改善回收得到的正極活性材料的性能。

本發明中，可采用現有常規方法從廢舊鋰離子電池獲得廢舊正極活性材料。例如，將廢舊鋰離子電池經短路放電、拆解得包含正極片的物料，隨后將該物料破碎、氧化焙燒脫粘結劑、篩分，得廢舊正極活性材料。

本發明人發現，對廢舊正極活性材料進行熟化除氟處理，可以提升再生的正極活性材料在電學方面的性能，例如，將再生的正極活性材料再利用，相比于未熟化熟化除氟的再生活性材料，可以明顯提高放電容量、改善循環等電學性能。

作為優選，所述的方法，對廢舊鋰離子電池的正極活性材料進行熟化除氟處理，用于提升再生的正極活性材料的放電容量。本發明人繼續深入研究發現，對廢舊正極活性材料進行熟化除氟，有助于明顯改善再生的正極活性材料的放電容量。

本發明人研究發現，向熟化體系中鼓入流動氣體或者不斷營造負壓條件，采用流動氣流(例如空氣)或者負壓設備將熟化產生的氟化氫氣體帶走除去。采用在負壓條件或者在連續氣流吹掃下熟化的方法，可以明顯脫除廢舊正極活性材料的氟，有助于保證再生的正極活性材料的電學性能，明顯提升再生的材料的放電容量；不僅如此，還有助于正極活性材料的浸出，改善再生的材料的晶相純度，進一步提升再生的材料的性能。

本發明人研究還發現，控制熟化過程中的酸使用量、熟化時間、熟化溫度、熟化過程的真空度或者氣體流量等參數，可進一步改善熟化除氟效果，進一步提升回收得到的正極活性材料的電學性能；此外，還有助于提升正極活性材料的回收率。