[發明專利]一種磷酸鐵鋰廢電池正極片的再生方法

在審

• 申請號: 201810878985.6
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109103532A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 劉東平;蔣華鋒;鮑曉軍
• 申請（專利權）人: 泉州市鋰燦新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明公開了一種磷酸鐵鋰廢電池正極片的再生方法，該方法是以磷酸鐵鋰廢電池正極片為主要原料，通過物理粉碎、篩分、堿化去鋁、高溫修復等手段對廢電池原料進行提純制備磷酸鐵鋰復合材料。利用本發明方法制備的磷酸鐵鋰復合材料具有壓實密度高、容量高和成本低的優點，其生產成本相比常規生產工藝下降了40%以上，提高了磷酸鐵鋰電池的性價比，而且工藝可控，對環境友好，適合大規模工業化生產。

技術領域

本發明屬于電池材料制備領域，具體涉及一種磷酸鐵鋰廢電池正極片的再生方法。

背景技術

我國新能源汽車產業已進入快速發展期。GGII數據顯示，我國新能源汽車銷量從2012年開始大幅增長，銷量從1.2萬輛增長到2017年的78萬輛；2017年中國鋰電池市場規模1350億元，動力電池產值725億元，動力電池產值占比54%，超過數碼鋰電池規模，成為鋰電池消費結構中占比最大的領域。按照規劃，2020年我國新能源汽車累計產銷量將達到500萬輛，我國的動力電池市場在中長期將繼續保持高速發展的態勢。

鋰電池的使用周期是有壽命的，對傳統的數碼鋰電池而言，使用壽命約300次，正常使用1年后性能便明顯衰退，3年后基本處于報廢狀態；對動力鋰電池而言，理論上要求循環壽命2000次以上，使用周期7-8年，實際上5年后電池組便嚴重退化。根據目前發展的實際情況，通過近些年鋰電池正極材料的產銷數據可以推算出2018年傳統數碼類鋰電池的報廢總量將不低于5萬噸，2019年不低于8萬噸，2020年將超過12萬噸。

報廢的鋰電池如若得不到妥善處理，不僅會造成資源浪費，還將對環境造成巨大污染，雖然廢舊鋰離子電池中不包含干電池和鉛酸電池中的汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素，但是其含有六氟磷酸鋰(LiPF6)、苯類、酯類化合物，難以被微生物降解。此外鋰電池中尤其是鎳鈷錳和鈷酸鋰電池中鎳、鈷、鋰等貴金屬含量高，三元報廢電池鎳和鈷的總含量超過15%以上，鋰含量超過5%以上，所以鋰電池具有非常高的回收再利用價值。

目前報廢鋰電池的處理可以分為三個階段。（1）預處理：包括預防電、機械分離、熱處理去除部分有機物、堿性溶解中和酸、溶劑溶解、手工拆解；（2）材料分離：包括干法回收(又分為機械分選法和高溫熱解法)、濕法回收、生物回收；（3）化學純化：包括溶劑萃取、化學沉淀、電解等手段對高附加值的金屬進行分離提純和回收。

一些大型回收企業會采取濕法工藝提取三元材料中鈷、鎳等高價值重金屬，然后作為再生產前驅體、正極材料的原料，如邦普循環、格林美等。由于鐵元素的價值較低，采用傳統的化學提煉工藝費時費力，單純提煉碳酸鋰經濟價值不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磷酸鐵鋰廢電池正極片的再生方法，旨在對廢電池原料進行提純制備磷酸鐵鋰復合材料。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種磷酸鐵鋰廢電池正極片的再生方法，包括以下步驟：

（1）將磷酸鐵鋰廢電池正極片通過剪切、粉碎和篩分得到磷酸鐵鋰廢電池粗粉；

（2）將磷酸鐵鋰廢電池粗粉加入到氫氧化鈉溶液中，反應0.5-3h，然后將反應溶液過濾、烘干，得到磷酸鐵鋰廢電池去鋁粉；

（3）將上述磷酸鐵鋰廢電池去鋁粉、鋰源、鐵源、磷源和碳源混合，研磨均勻，然后干燥得到前驅物；

（4）將上述前驅物置于保護氣氛窯中進行固相反應，得到再生的磷酸鐵鋰；

（5）將再生的磷酸鐵鋰通過粉碎、篩分后得到磷酸鐵鋰復合材料。

步驟（2）中，所述氫氧化鈉溶液的質量分數為3-20%。