[发明专利]废旧磷酸铁锂电池的材料回收利用方法

说明书

本发明提供的废旧磷酸铁锂电池的材料回收利用方法，以废磷酸铁锂电池正极片上磷酸铁锂为原料，采用超声清洗的方法使磷酸铁锂从电池正极片上分离，并除去磷酸铁锂中多余的中Li⁺、Fe²⁺和PO₄^3－，从而获得再生的磷酸铁锂材料，上述方法简单易于操作，提高了回收率，能耗较低，对环境友好，不产生二次污染物。

技术领域

本发明属于电极材料的无害化处理和循环再利用技术领域，尤其涉及废旧磷酸铁锂电池的材料回收利用方法。

背景技术

以LiFePO₄作为正极材料的锂电池由于其低成本、多元素和环境友好等优点而成为动力电池的首选，因此LiFePO₄被广泛使用在EV、HEV等新一代汽车上，作为动力电池的正极材料。随着LiFePO₄的制备工艺的日益成熟，其商业化产品也在不断增加。因此每年会产生大量的废旧LiFePO₄电池，如不科学有效的处理这些电池，势必会对环境造成一定的污染，因此，LiFePO₄电池的回收利用已经成为一个值得关注的问题。

由于锂电池材料内部一些重金属、电解液等有毒物质的存在，人们对锂电池材料的回收一直在进行着不懈的努力。当前也出现了针对不含稀贵金属的废旧锂离子电池的回收方法。

专利CN104903475A中公开了一种从旧原电池的含有磷酸铁锂的级分中湿法冶金回收锂的方法，其磷酸铁锂导入硫酸或盐酸溶液中，并在25-70℃的温度下添加过氧化氢，从而获得硫酸锂/氯化锂和氢氧化锂；专利CN104609385A中也公开了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料回收制备磷酸铁锰锂的方法，其是先于450～600℃热熔铝，将分离的磷酸铁锰锂进行酸溶，获得含锂离子的溶液，然后根据磷酸铁锰锂中元素的比，额外添加锰源和磷源后进行沉淀、烧结，获得磷酸铁锰锂材料。

但是，对废旧磷酸铁锂电池资源化回收处理的方法来看，所采用的回收工艺主要包括湿法冶金和火法两种处理方法。湿法冶金的方式主要通过对电池中的锂、铁等金属进行回收再利用，虽然操作工艺简单，易于产业化等特点被很多学者展开相关研究，但该工艺不能对废旧磷酸铁锂进行全组分回收，而且沉淀除铁时易造成锂的夹带损失，回收效率低；而火法回收方法中去除正极的粘结剂、炭黑或负极的石墨，能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于提供废旧磷酸铁锂电池的材料回收利用方法，旨在解决由于现有技术提供的废旧磷酸铁锂电池的材料回收利用方法，磷酸铁锂回收效率低，能耗高，对环境友好性差的技术问题。

本发明提供的一种废旧磷酸铁锂电池的材料回收利用方法，所述方法包括下述步骤：

将废旧磷酸铁锂电池的正极片在第一清洗液中超声清洗，得到清洗后的正极片，所述第一清洗液为碳酸二甲酯、硫酸二甲酯或甲苯中的至少一种；

将所述清洗后的正极片在第二清洗液中超声清洗，以使正极片的正极材料从集流体上脱离，所述第二清洗液为1-甲基-2-吡咯烷酮或二丙二醇二甲醚中的至少一种；

将所述正极材料与含锂离子溶液，含磷酸根离子溶液及草酸亚铁混合，并在惰性气体的环境下于400～700℃下保温处理10～12小时，再于800～1000℃下保温处理10～12小时，得到再生的磷酸铁锂粉末，所述含锂离子溶液为碳酸锂或氢氧化锂中至少一种，所述含磷酸根离子溶液为磷酸二氢铵或磷酸氢铵中至少一种。

在一些较佳实施例中，将所述磷酸铁锂电池的正极在碳酸二甲酯中超声反应的步骤之前，还包括将所述磷酸铁锂电池的正极裁剪成裁剪片，所述裁剪片的长度为2-4cm，所述裁剪片的宽度为2-4cm。

在一些较佳实施例中，在将所述废旧磷酸铁锂电池的正极片裁剪成裁剪片的步骤前，还包括将所述磷酸铁锂电池进行放电处理，然后拆解的步骤。