[发明专利]一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂废料的再生方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，具体是提供一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂废料的再生方法。

背景技术

目前，以磷酸铁锂为正极材料的锂离子二次电池由于成本低而且安全性能好等特点，已开始大量应用于电动工具以及电动车的动力电池。随着以磷酸铁锂为正极材料的锂离子二次电池的应用，磷酸铁锂材料的产量在快速增长，而在磷酸铁锂材料的生产过程中会产生一些不合格品，如材料电性能不合格，或者粒度分布不符合要求。因此，为了回收再利用材料、节约成本并保护环境，回收磷酸铁锂废料变得很有必要。

目前关于磷酸铁锂材料废料再生的报道很少，只有一篇公开号为CN 101394015A的发明申请，但是此发明申请中提出的磷酸铁锂废料再生方法只是烘干处理后做了粉碎处理，其得到的再生磷酸铁锂材料并不能达到正常磷酸铁锂材料的性能，制备的锂离子电池循环性能比较差。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题和缺陷，旨在提供一种磷酸铁锂废料再生方法，可以很容易地实现磷酸铁锂材料废料地回收再利用，使经本发明方法处理得到的磷酸铁锂正极材料具有与正常磷酸铁锂材料相近的电化学性能，从而降低磷酸铁锂材料的生产成本，同时避免因对磷酸铁锂正极材料废料处理不当而造成环境污染。

为实现本发明的目的，发明人提供如下的技术方案： 

一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂废料的再生方法，包括如下步骤：

（1）配料：将锂盐、铁化合物、磷酸盐和添加剂按比例混合，同时加入磷酸铁锂废料，其中，Li:Fe:P的摩尔比为0.95～1.10：0.95～1.0：1，磷酸铁锂废料的加入量为混合物总质量的2-20%；

磷酸铁锂废料添加量太少则废料回收利用率太低，磷酸铁锂废料添加量过多会使得到的材料电性能下降，作为优选，磷酸铁锂废料的加入量为混合物总质量的3-8%，可以获得废料回收利用率和材料电性能的平衡。

（2）混料：步骤（1）得到的混合物加溶剂后砂磨混合1～10小时，混合后的浆料在温度60-260℃下烘干处理；

砂磨混合在搅拌机或者砂磨机中进行，烘干处理中采用的设备选用烘箱或喷雾造粒设备，采用烘箱时，烘干温度为60-120℃，优选的温度为90-110℃；采用喷雾造粒设备时，烘干温度为120-260℃，优选的温度为170-220℃。

（3）烧结：步骤（2）得到的产物，在真空状态下或者惰性气氛保护下加热烧结，烧结温度为600-800℃，热处理时间为30分钟-25小时，然后降温到室温；

步骤（2）得到的产物直接或者压块后进行加热烧结，使用压力机或者挤压机将步骤（2）得到的产物压制成块状或者蜂窝煤状或条状。

（4）粉碎：步骤（3）得到的产物经粉碎处理得到再生磷酸铁锂正极材料。粉碎处理采用二次球磨或者气流磨等方式，得到颗粒分布均匀的再生磷酸铁锂正极材料。得到的再生磷酸铁锂正极材料的含碳量为1-8%（质量百分比）。

作为优选方案，根据本发明所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂废料的再生方法，其中，所述的步骤（2）中砂磨混合后的浆料在超细磨机中再混合1～3小时后再进行烘干处理。超细磨可以降低颗粒粒径并且使原料混合更加均匀，从而在烧结时反应可以更加完全，提高材料的性能。

作为优选方案，根据本发明所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂废料的再生方法，其中，所述的铁化合物选自草酸亚铁、三氧化二铁和磷酸铁中的至少一种。

作为优选方案，根据本发明所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂废料的再生方法，其中，所述的锂盐为碳酸锂、草酸锂、醋酸锂、单水氢氧化锂和磷酸二氢锂中的至少一种。

作为优选方案，根据本发明所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂废料的再生方法，其中，所述的磷酸盐为磷酸、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸三铵和磷酸二氢锂中的至少一种。

作为优选方案，根据本发明所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂废料的再生方法，其中，所述的步骤（3）中的惰性气氛为氢气气氛、氮气气氛、氩气气氛、氦气气氛和氖气气氛中的一种或多种。

作为优选方案，根据本发明所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂废料的再生方法，其中，所述的步骤（1）中的添加剂为蔗糖、葡糖糖和炭黑中的一种或多种，添加剂的加入量为混合物总质量的2-15%。有机碳和无机碳加入量比例不同。

作为优选方案，根据本发明所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂废料的再生方法，其中，所述的步骤（2）中的溶剂使用去离子水、自来水、酒精或煤油等。