[发明专利]一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法

说明书

本发明提供了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，包括步骤：将废旧锂离子电池放电处理，通过物理方法分离出正负极混合粉料、电池外壳、铜箔、铝箔和隔膜；将分离出的正负极混合粉料加入NaOH溶液中溶解，除去残留的Al元素后置于一定浓度的有机酸溶液中，浸出Li、Fe和PO₄^3‑，过滤除去不溶的石墨，使正极材料和负极石墨材料分离，负极材料提纯后回收再生；然后根据测定的浸出液的元素比例添加锂源、铁源或磷源，使Li：Fe：PO₄^3‑的摩尔比为1‑1.05:1:1；再在一定温度条件和惰性气体气氛下进行喷雾热解，得到包覆碳的磷酸铁锂材料。本发明简化了拆解方式，浸出效率高，不引入杂质元素，排出的废气主要为CO₂，有利于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于废旧磷酸铁锂电池回收技术领域，特别涉及一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法。

背景技术

随着新能源产品技术的进步，特别是电子市场和电动车市场对锂离子电池的需求量逐年增长。截止2017年底，我国累计推广新能源汽车180多万辆，装配动力电池约86.9GWh，2018年以来锂离子电池将逐步进入规模化退役期，存在大量的锂离子电池处理问题。然而，废旧磷酸铁锂锂离子电池中含有可重复利用的资源，比如锂、铝、铜、铁等有价金属和石墨等材料，如果这些电池处理不当，不仅会造成资源的极大浪费，而且还会严重污染环境。因此对锂离子电池的绿色回收不仅能产生一定的经济效益，也能收到很好的社会环保效益。

锂离子电池通常由外壳、电极、电解液和隔膜组成。目前，废旧磷酸铁锂电池正极材料进行回收的方法中，拆解方式是回收中非常重要的环节。一类是采用手工拆解分离出正负极极片后，刮下粉料，再通过酸浸、调pH，分别回收锂化合物和磷酸铁，如中国专利局公开为文献CN109095481A、CN108899601A、CN108483418A、CN108470952A、CN108461857A等，这些公开的处理方法中，没有实现原位再生磷酸铁锂材料，而是分别回收锂元素和铁元素，酸碱消耗量大，回收成本高，三废处理困难。另一类方法是直接添加锂源、铁源或磷源煅烧后制备磷酸铁锂材料，如中国专利局公开的文献CN108550940A、CN108172922A、CN107634222A、CN107275705A、CN106976852A等，这些公开的处理方法对回收的原料要求高(需要较纯净的正极粉料)，新制备的材料颗粒均一性较难保证且容易产生杂相，无法保证正极材料的电化学性能。还有一种方法是中国专利局公开的文献CN106276842A，其是有机混合酸浸出后原位合成磷酸铁锂前驱体，但制备时需要通过减压蒸馏和有机溶剂沉淀，工艺复杂能耗高、回收成本高，难以实现工业化生产。

因此，如果要实现工业化自动回收处理失效锂电池，有必要解决上述回收方法的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，处理简单，成本低，能够实现工业化生产。

本发明提供的废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法，包括下述步骤：

S1将废旧锂离子电池放电处理，通过物理方法分离出正负极混合粉料、电池外壳、铜箔、铝箔和隔膜；

S2将分离出的正负极混合粉料加入NaOH溶液中溶解，除去残留的Al元素；

S3将除Al后正负极混合粉料置于一定浓度的有机酸溶液中，浸出Li、Fe和PO₄^3-，过滤除去不溶的石墨，使正极材料和负极石墨材料分离，负极材料提纯后回收再生，所述的有机酸选用柠檬酸、苹果酸或酒石酸，浓度为0.5-3mol/L，浸出时固液比为50-100g/L，浸出温度为20-90℃；