[发明专利]一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法。

背景技术

目前，正极材料磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，循环性能好等优点，成为储能电池、电动交通工具、电动汽车的理想正极材料。由于其应用领域广阔，磷酸铁锂材料的产能在快速增长，而在磷酸铁锂材料的生产过程中会出现一些不合格品，如电导率低，比容量低，比表面积太大，粒度分布不符合要求等。因此，为了回收再利用材料、节约成本，回收废料中的磷酸铁锂材料变得十分必要。

CN101394015A公开了一种磷酸铁锂废料的回收方法，该方法将废料烘干后进行粉碎处理，其得到的磷酸铁锂材料只是在粒度分布方面做了改进，电化学性能改善不大，材料的放电比容量低，首次效率低。

CN102280673A公开了一种磷酸铁锂废料的再生方法，该方法包括以下步骤：(1)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；(2)混合物加溶剂后砂磨混合后烘干处理；(3)步骤(2)得到的产物在真空条件或惰性气体保护下烧结；(4)步骤(3)得到的产物经粉碎处理后得到再生的磷酸铁锂正极材料。但采用该方法回收得到的磷酸铁锂正极材料放电比容量仍然不高。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法。

本发明的目的是提供一种工艺简单，操作方便，控制容易，再生磷酸铁锂正极材料电导率高，比容量高，实现变废为宝，回收再利用，节约成本并保护了环境，具有良好的经济价值和社会效益等特点的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法。

本发明锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，其特点是：回收再生的工艺流程包括以下步骤；

(1)用pH值为1-2的酸溶液浸出锂离子电池正极材料磷酸铁锂中的铁离子、钠离子和其他杂质离子；

(2)过滤步骤(1)产物，磷酸铁锂用蒸馏水洗涤，洗涤后磷酸铁锂加入乙醇、和/或丙酮润湿剂，制成悬浊液；蒸馏水用量为磷酸铁锂废料质量的15-20倍。

(3)将可溶性铁盐、锂盐、磷酸盐、碳源按磷酸铁锂化学组成的比例混合在乙醇的溶液中，加入到步骤(2)的悬浊液中混合，80-150℃真空或保护性气氛下干燥；

(4)在惰性气体气氛下600-800℃烘烤3-6小时，回收得到磷酸铁锂正极材料。

本发明锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法还可以采取如下技术方案：

所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，其特点是：酸溶液为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、草酸中的一种或几种的混合，酸溶液和磷酸铁锂废料的质量比为：4-7∶1。最终溶液的pH值可以保持在2.5-4.0之间，应用磁力搅拌器搅拌2-3小时，使体系充分混合反应，洗涤过残余的少量酸可在随后的烘干步骤中蒸发掉，不影响材料的整体性能。

所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，其特点是：磷酸铁锂悬浊液和酸溶液的质量比为0.8-2.0∶1.0。

所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，其特点是：可溶性铁盐、锂盐、磷酸盐的摩尔比为0.95-1.0∶0.95-1.05∶0.95-1.0；步骤(3)悬浊液混合后，磷酸铁锂的质量为混合物总质量的20-50％。

所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，其特点是：可溶性铁盐为三价铁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐中的一种或几种。

所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，其特点是：锂盐是碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂、醋酸锂、氟化锂、磷酸二氢锂中的一种或几种。

所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，其特点是：磷酸盐是磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢锂中的一种或几种。

所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，其特点是：碳源是乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚乙烯醇中的一种或几种，碳源质量为混合物总质量的5-12％。

所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，其特点是：保护性气氛或惰性气氛为氮气、氦气、氩气中的一种或几种。

所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，其特点是：悬浊液中混合是进行湿法球磨混合。球磨时间为6-10小时，湿法球磨可以使材料混料更加均匀。