[发明专利]一种退役磷酸铁锂电池正极材料的回收再利用方法

说明书

本发明公开了一种退役磷酸铁锂电池正极材料的回收再利用方法，采用N‑甲基吡咯烷酮溶剂浸泡溶解其中的粘结剂对LiFePO₄电极材料与铝箔集流体进行剥离，将剥离的废旧LiFePO₄电极材料与粘结剂混合后涂覆在碳布或钛网上作为阳极，以石墨电极作为阴极，在电解质溶液中构建电解池，利用直流电场驱动脱锂来实现锂离子与脱锂产物磷酸铁共回收的目标。本发明采用直流电场驱动调控脱锂，基本可以实现锂的完全脱出，而脱锂后的电极材料经过后续处理可转化为磷酸铁，后者可用于制备磷酸铁锂电极材料，电化学性能表现良好。本发明方法操作工艺简便、条件可控、回收率高、对环境友好，有利于推广应用。

技术领域

本发明涉及一种回收废旧电池正极材料的方法，特别涉及一种退役磷酸铁锂电池正极材料的回收再利用方法，属于锂离子电池资源回收循环利用的领域。

背景技术

锂离子电池(Lithium-ion batteries)从二十世纪九十年代投入商用后，因具有可充电和高能源密度等优势，被广泛地用于智能手机、笔记本电脑、相机、其他电子设备以及电动汽车的动力源中近年来，随着锂离子电池在电子设备及交通工具中的广泛使用，对应的报废数量持续增加。预计电动汽车产业会催生对锂离子电池的大量需求。未来，锂离子电池废物流将会主要来自于电动汽车。锂离子电池因具有输出电压高、循环寿命长、比能量大、无记忆效应和环境友好等优点，目前已成为发展最快的化学储能电源，是高效二次电池的首选。

目前商业化的锂离子电池包括钴酸锂(LiCoO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(LiFePO₄)和镍钴锰复合材料锂电池等。其中，LiCoO₂电池循环性能优异而获得广泛应用，但是，Co资源稀少、成本较高、环境污染较大和抗过充能力较差，其发展空间受到限制；LiMn₂O₄电池价格低廉，充放电电压高，对环境友好，安全性能优异，但存在Jahn-Teller效应而导致循环性能较差，并且其电化学性能在高温时因为锰的溶解问题而衰减较快；LiFePO₄电池则因其具有价格低廉、环保、安全性能好和循环寿命长等优点而广泛应用于电动汽车和其他电动交通工具，依旧是最具有市场前景的锂离子电池正极材料，可以预见，磷酸铁锂材料的大幅增加的使用量和生产规模使得回收利用工作具有重要意义，既有利于保护环境，又利于资源可持续利用。目前，关于磷酸铁锂电极材料回收已有固相再生和湿法回收金属两大类方法，固相再生工艺相对简单，但是缺点是能耗较高，还需重新按比例补充铁、锂、磷，而采用湿法工艺往往需要通过碱浸和酸浸，又会产生大量的废液需要处理，工艺过程步骤较多。

发明内容

本发明是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，旨在提供一种退役磷酸铁锂电池正极材料的回收再利用方法，通过电场驱动脱锂回收再利用退役磷酸铁锂电池正极材料。本发明方法可以实现兼顾回收金属锂和磷酸铁，并进一步用于制备磷酸铁锂电极材料。本方明方法操作工艺简便、条件可控、回收率高、对环境友好，有利于推广应用。

本发明采用电场驱动调控脱锂，使得锂脱出率较高，基本可以实现完全脱出，而脱锂后的电极材料经过后续处理可转化为磷酸铁用于制备磷酸铁锂电极材料，电化学性能表现良好。

本发明退役磷酸铁锂电池正极材料的回收再利用方法，包括如下步骤：

步骤1：废旧磷酸铁锂电极材料回收处理