[发明专利]一种从废旧磷酸铁锂电池回收制备碳包覆的磷酸锰铁锂正极材料的方法

说明书

本发明提供了一种对废旧磷酸铁锂电池进行回收利用的方法，包括：(1)从废旧磷酸铁锂电池分离出正极混合料；(2)用硫酸充分溶解正极混合料，过滤得到第一滤液，向滤液中边加氨水变搅拌至体系pH为1.0‑1.9，继续搅拌，经过滤得到第二滤液和磷酸铁沉淀；(3)向第二滤液中加入氢氧化钡或硝酸钡，经过滤得到第三滤液；(4)按待制备产物磷酸锰铁锂LiFe_1‑xMn_xPO₄中各元素摩尔比加入第三滤液和磷酸铁沉淀、锰源、磷源及碳源，得到混合溶液；(5)将混合溶液球磨、干燥、粉碎后，在惰性气氛中于第一温度下预烧，再于第二温度下烧结，得到碳包覆的磷酸锰铁锂正极材料。该方法可将废旧磷酸铁锂电池中所有元素全部回收再利用。

技术领域

本发明涉及废旧资源的综合利用技术领域，尤其涉及一种从废旧磷酸铁锂电池回收制备碳包覆的磷酸锰铁锂正极材料的方法。

背景技术

随着各种电子产品、电动工具等的发展，人们对电池的需求日益剧增。而锂离子蓄电池由于其比能量高、循环寿命长、倍率性能好等特点，已在民用、军用领域获得了广泛的应用。目前，以磷酸铁锂为正极材料的的锂离子电池由于成本相对较低且安全性能好，被大量用作电动汽车等电动工具的动力电池，随之而来的是，废旧锂离子电池的数量也越来越多。因此，对废旧磷酸铁锂电池进行有效回收处理及再利用具有经济价值和社会效益双重意义。

为了回收再利用磷酸铁锂废旧电池，人们大多对正极材料采取火法冶金煅烧再生和湿法冶金回收有价金属，但火法冶金获得的再生正极材料含其他杂质元素，重复利用后造成电池性能不佳，而采用湿法冶金方法易产生大量的碱液，后期处理变得复杂，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种从废旧磷酸铁锂电池回收制备碳包覆的磷酸锰铁锂正极材料的方法，能够以较高回收率将废旧磷酸铁锂电池中的磷、铁、锂元素全部回收并再利用，得到高能量密度的磷酸锰铁锂正极活性材料。该方法合理易行，成本低廉，环境友好，能够工业化，具有较高的经济效益和社会效益。

第一方面，本发明提供了一种从废旧磷酸铁锂电池回收制备碳包覆的磷酸锰铁锂正极材料的方法，包括以下步骤：

(1)将废旧磷酸铁锂电池放完电后，拆解电池，分离出正极片，将所述正极片洗涤后烘干；然后将烘干后的正极片进行煅烧处理以除去粘结剂，分离出铝箔，得到含磷酸铁锂粉体和导电碳的正极混合料；

(2)将所述正极混合料用硫酸充分溶解后过滤，得到pH在0.8以下的第一滤液，所述第一滤液中磷、铁、锂元素以离子态存在，在搅拌条件下向所述第一滤液中加入氨水至体系pH为1.0-1.9，继续搅拌，经过滤得到磷酸铁沉淀和第二滤液硫酸锂；

(3)向所述第二滤液中加入氢氧化钡或硝酸钡，以沉淀出硫酸根离子，待沉淀完全后过滤，得到第三滤液；

(4)根据要制备的产物磷酸锰铁锂LiFe_1-xMn_xPO₄中各元素的摩尔比加入所述第三滤液和磷酸铁沉淀、并加入锰源、磷源及磷酸锰铁锂LiFe_1-xMn_xPO₄的质量10％-50％的碳源，得到混合溶液；其中，0.1≤x≤0.8；

(5)将所述混合溶液球磨后，充分干燥得到粉料，将所述粉料粉碎后在惰性气氛中于第一温度下预烧，自然降温至室温，得到正极材料前驱体；然后将所述正极材料前驱体在惰性气氛中于第二温度下烧结，得到碳包覆的磷酸锰铁锂正极材料LiFe_1-xMn_xPO₄@C；其中，所述第二温度大于第一温度，所述第一温度为410-600℃；所述第二温度为500-900℃。