[發明專利]一種實現廢舊磷酸鐵鋰電池正極活性材料和鋁箔分別回收的方法及其專用裝置

在審

• 申請號: 201811484603.8
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109599603A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 張承龍;王英東;馬恩;王瑞雪;白建峰;苑文儀;王景偉
• 申請（專利權）人: 上海第二工業大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

本發明屬于金屬回收和固體廢棄物資源化技術領域，具體為一種實現廢舊磷酸鐵鋰電池正極活性材料和鋁箔分別回收的方法及其專用裝置。本所述專用裝置包括浸出分離池、稀釋槽、超聲槽、貯存袋和濾網，濾網水平放置于浸出分離池的底部上方；具體步驟如下：(1)向浸出分離池中放置濾網，加入氫氧化鈉溶液，將廢舊磷酸鐵鋰電池正極片投入浸出分離池進行反應(2)反應結束后殘留活性物質的鋁箔進入稀釋槽，然后進入超聲槽，超聲結束后鋁箔進入貯存袋中，過濾浸出分離池和超聲槽中的溶液得到磷酸鐵鋰活性物質。該方法正極活性材料的回收率在97%以上，實現了活性材料和鋁箔的資源化回收，同時降低了生產成本，簡化了工藝路線。

技術領域

本發明涉及一種實現廢舊磷酸鐵鋰電池正極活性材料和鋁箔分別回收的方法及其專用裝置，屬于金屬回收和固體廢棄物資源化技術領域。

背景技術

近幾年電動汽車是一種迅速發展的新型能源交通工具，磷酸鐵鋰電池(Lithiumiron phosphate battery)作為電動汽車的重要組成部分，產量迅速增加，但是動力電池的壽命大多為5-7年，造成了大量的磷酸鐵鋰電池報廢后無法處理。

磷酸鐵鋰電池的主要組成部分為金屬外殼、正負極片、隔膜，其中鐵質的金屬外殼和塑料隔膜可以直接分離回收，正負極片分別為活性物質包覆的鋁箔和銅箔集流體，如果能合理的回收利用，可以減少污染、緩解礦產開采的壓力；正極片上的磷酸鐵鋰活性材料通過加入一定比例的原料在高溫條件下煅燒，得到的修復材料可以重新組裝電池使用。使得這些二次資源得到無害化處理和資源化利用，對人類生存和社會的可持續都具有重要意義。

目前，磷酸鐵鋰電池正極活性材料的主要回收方法包括有機溶劑溶解法、高溫煅燒法、常規酸堿溶解法。高溫煅燒時會產生氫氟酸和一氧化碳等有害物質，同時能源的消耗成本高昂，造成資源的浪費和環境污染；有機溶劑成本較高，不能多次重復使用，且致毒致畸變，對人體有危害；常規的酸堿反應后鋁完全溶解，活性材料不溶，只能選擇性的回收活性材料，鋁以化合物的形式沉淀后難以提純，回收的效率很低，此外高濃度的酸堿溶液反應后難以處理。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種利用氫氧化鈉-超聲清洗體系實現廢舊磷酸鐵鋰電池正極活性材料和鋁箔的完全分離和分別回收的方法和專用裝置。本發明采用氫氧化鈉-超聲清洗體系，主要是利用該體系對活性材料的高脫除率和鋁的低溶解率，將鋁較為完整的保留下來并去除分離表面粘結的活性材料實現活性材料和鋁的完全分離和分別回收。本發明方法工藝簡單、綠色環保、成本低廉。

本發明提供一種實現磷酸鐵鋰電池正極活性材料和鋁箔分別回收的方法，其采用專用裝置進行磷酸鐵鋰電池正極活性材料和鋁箔的分別回收，所述專用裝置包括浸出分離池、稀釋槽、超聲槽、貯存袋和濾網，濾網水平放置于浸出分離池的底部上方，濾網的孔徑為0.5-1mm；具體步驟如下：

(1) 向浸出分離池中加入0.6-0.8mol/L的氫氧化鈉溶液，將廢舊磷酸鐵鋰電池正極片投入浸出分離池進行室溫反應；

(2) 反應結束后，取出浸出分離池中的濾網，將其水平置于裝有純水的稀釋槽中進行清洗；

(3) 稀釋槽中清洗結束后，取出濾網，將濾網水平置于裝有純水的超聲槽進行超聲清洗；

(4) 超聲結束后，取出濾網，收集濾網上的鋁箔于貯存袋中；過濾浸出分離池和超聲槽中的溶液，得到磷酸鐵鋰正極活性材料。

本發明中，步驟(1)中，廢舊磷酸鐵鋰電池正極片和氫氧化鈉溶液的固液質量體積比為1:15-1:20g/ml。

本發明中，步驟(1)中，反應時間為8~12min；步驟(2)中，清洗時間為1~3min。

本發明中，步驟 (3)中，超聲清洗時間為1~3min，清洗頻率為40-60kHz。