[发明专利]磷酸铁锂正极材料废料的再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池的正极材料，尤其是磷酸铁锂正极材料废料的再生方法。

背景技术

在以磷酸铁锂LiFePO₄为正极材料的锂离子电池生产过程中，配料过程在设备壁上会留存干粉、未搅匀浆料及粘附料；浆料过筛过程中会分离出团聚料或大颗粒料；涂布过程也会出现残余料或渗漏浆料；对于未采用新型涂布机的小企业，还会产生大量的刮片废料。对于这些磷酸铁锂正极材料的废料，目前生产实践中的通常作法是直接废弃。大量废料的产生不但增加了电池的生产成本，而且废料如果处理不当，还会对环境造成污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种磷酸铁锂正极材料废料的再生方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种磷酸铁锂正极材料废料的再生方法，包括以下步骤：1)将磷酸铁锂正极材料废料在80℃～200℃干燥处理0.5h～12.0h；2)将处理后的磷酸铁锂正极材料废料粉碎，使粒度组成符合磷酸铁锂正极浆料的配制要求。

对磷酸铁锂正极材料废料进行干燥处理，可以去除其中的水分和溶剂；干燥后的磷酸铁锂正极材料废料经粉碎后粒度组成达到磷酸铁锂正极浆料的配制要求就可以作为合格正极材料使用。采用本发明方法得到的再生正极材料可以直接进入产生被处理废料的工艺流程，配制成正极浆料；也可以根据需要设计专门针对再生正极材料的配方配制正极浆料。可通过磨粉机对干燥后的磷酸铁锂正极材料废料进行粉碎，球磨时间可控制在1h～10h。

作为本发明方法的改进，在步骤1)和步骤2)之间，进行以下步骤：b)在400℃～700℃的惰性气氛或还原性气氛下热处理1h～15h。这样，可以得到结晶度更高的磷酸铁锂；同时使经步骤1)处理已经失效的残留粘接剂去除得更加彻底。

还可以在步骤1)和步骤b)之间，进行以下步骤：a)将干燥处理后的磷酸铁锂正极材料废料粉碎。这样可以干燥处理后的磷酸铁锂正极材料废料颗粒较小，且混合均匀，使步骤b)的热处理效果更好。可通过磨粉机对干燥后的磷酸铁锂正极材料废料进行粉碎，球磨时间可控制在1h～10h。

步骤2)之后进行以下步骤：3)以步骤2)得到的再生正极材料为正极材料，按照所需的工艺配方配制正极浆料。这样就实现了磷酸铁锂正极材料废料的再利用。采用再生正极材料配制正极浆料的工艺配方可以与产生被处理废料的工艺流程的配方相同，也可以可以根据需要设计专门针对再生正极材料的配方

作为本发明方法进一步的改进，步骤3)中配制正极浆料时，以乙炔碳黑、石墨碳黑、高结构耐磨碳黑、超导碳黑、炭纤维和纳米碳管中的一种或一种以上的组合为导电剂，导电剂占正极浆料中固体混合物的0wt％～10wt％。

作为本发明方法更进一步的改进，步骤3)中配制正极浆料的过程中，配料体系采用有机溶剂体系时粘结剂采用聚偏二氟乙烯粉末和聚偏二氟乙烯乳液中的至少一种；配料体系采用水性体系时粘结剂采用羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、明胶、聚四氟乙烯和聚氧化乙烯中的至少一种，粘结剂可选用粉末型或乳液型；粘结剂占正极浆料中固体混合物的1wt％～10wt％。

步骤b)的热处理气氛为氢气气氛、氮气气氛、氩气气氛、一氧化碳和氨气气氛中的一种或一种以上的混合。

本发明的有益效果是：1)经本发明方法处理所得的磷酸铁锂正极再生料与正常料具有相近的电化学性能；2)本发明方法工艺简单，实施方便，费用低廉；3)采用本发明方法可以很容易地实现磷酸铁锂正极材料废料的回收再利用，降低了电池生产的综合成本；4)避免对磷酸铁锂正极材料废料处理不当而造成环境污染。

附图说明

下面通过具体实施方式并结合附图，对本发明作进一步的详细说明：

图1为原始磷酸铁锂正极材料的XRD图；

图2为采用原始磷酸铁锂正极材料的磷酸铁锂电池的0.2C和1C放电曲线图；

图3为采用原始磷酸铁锂正极材料的磷酸铁锂电池的1C循环性能图；

图4为实施例1所得再生磷酸铁锂正极材料的XRD图；

图5为采用实施例1所得再生磷酸铁锂正极材料的磷酸铁锂电池的0.2C和1C放电曲线图；

图6为采用实施例1所得再生磷酸铁锂正极材料的磷酸铁锂电池的循环性能图；

图7为实施例2所得再生磷酸铁锂正极材料的XRD图；

图8为采用实施例2所得再生磷酸铁锂正极材料的磷酸铁锂电池的0.2C和1C放电曲线图；

图9为采用实施例2所得再生磷酸铁锂正极材料的磷酸铁锂电池的循环性能图；