[发明专利]一种废旧磷酸铁锂正极片的回收方法有效

专利信息
申请号: 202010138675.8 申请日: 2020-03-03
公开(公告)号: CN111370801B 公开(公告)日: 2021-03-23
发明(设计)人: 颜志雄;万文治;林奕;杨政;李万;罗强 申请(专利权)人: 湖南雅城新材料有限公司
主分类号: H01M10/54 分类号: H01M10/54;C22B1/02;C22B7/00;C22B26/12
代理公司: 广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205 代理人: 肖云
地址: 410600 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 废旧 磷酸 正极 回收 方法
【说明书】:

发明公开了一种废旧磷酸铁锂正极片的回收方法,包括以下步骤:S1、将拆解废旧磷酸铁锂电池得到的正极片进行机械粉碎,得到正极碎片;S2、将所述正极碎片与固体强碱混匀后,通过焙烧处理使固体强碱与铝反应生成偏铝酸盐,收集焙烧处理后得到的混合粉末;S3、将步骤S2得到的混合粉末与水混合,固液分离后,收集固相部分并从中回收锂、铁和/或磷元素。该方法操作简便且效果显著,能够较好地解决现有技术中碱浸法除铝存在的成本高、碱用量大及除铝不完全等问题。

技术领域

本发明涉及环保技术领域,具体涉及一种废旧磷酸铁锂正极片的回收方法。

背景技术

随着电动汽车行业的快速发展,磷酸铁锂电池的需求量及产量将大幅增加。目前,以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池被广泛地应用于便携式电池、电动汽车、混合动力汽车等领域。当磷酸铁锂电池寿命终止时,市场上势必会产生大量废旧的磷酸铁锂电池。据估计,到2025年我国废旧磷酸铁锂电池的总量将达到98.5万吨。若不加以妥善处理,这些废旧磷酸铁锂电池中所包含的重金属、有毒有机化合物(碳酸甲酯等)、锂盐电解液(LiPF6)等将会严重地危害环境安全和公众健康。然而,若能将这些成分有效合理的回收,不仅会显著提高废旧磷酸铁锂电池的剩余价值,同时还会给回收企业带来巨大的经济效益。

磷酸铁锂正极材料(正极片)是废旧磷酸铁锂电池中最具回收价值的组分,磷酸铁锂正极片主要由集流体(铝箔)、磷酸铁锂活性材料、导电炭(乙炔黑)、粘结剂(聚偏氟乙烯)、添加剂(碳酸甲酯)等组分组成,因此,对磷酸铁锂正极片进行回收处理的关键在于将磷酸铁锂活性材料和其他成分进行有效地分离。然而,由于导电炭、粘结剂及添加剂等均为有机物,较易于与其他成分分离,因此,如何实现磷酸铁锂活性材料与集流体的分离是分离过程中的主要难点之一。现有技术主要通过机械破碎和浮选法结合的方法来实现活性材料与铝箔等组分的分离,然而,仅通过机械破碎不能完全将活性材料与集流体上分离开来,部分活性材料在机械破碎后仍粘附在集流体上。这不仅降低了后续的浮选效率,而且这些集流体(铝箔)会带入到磷酸铁锂浸出液中,增大回收处理的成本、降低回收产物的纯度。因此,提高磷酸铁锂活性材料与铝箔的分离效率是废旧磷酸铁锂正极材料回收过程中的一个极为关键的环节。

基于此,研究者们尝试采用有机溶剂浸泡、碱浸、高温焙烧等方法来解决上述问题。有机浸泡是指利用相似相溶的原理,利用N-甲基-2-吡咯烷酮(N-Methyl pyrrolidone,NMP)、二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide,DMF)、二甲基乙酰胺(Dimethylacetamide,DMAC)或二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide,DMSO)等有机溶剂来溶解粘结剂聚偏氟乙烯(Poly(vinylidene fluoride),PVDF)。但有机溶剂成本高昂、对环境有害的特性限制了这一方法的推广使用。碱浸处理是指利用氢氧化钠等强碱溶液和铝箔反应生成易溶于水的偏铝酸盐,之后通过过滤分离磷酸铁锂活性材料。然而,由于氢氧化钠仅能和铝箔反应,碱浸法无法实现粘结剂、导电炭、添加剂等杂质与磷酸铁锂粉末的分离。另外,由于粘结剂的存在将阻碍氢氧化钠与铝箔的充分接触反应,使得碱浸法碱液用量较大,反应效率较低,该法难以将杂质铝彻底去除。现有技术通常在进行磷酸铁锂活性材料与铝箔的分离前先进行高温焙烧即对正极片进行热处理,使得粘结剂PVDF、导电炭等物质氧化分解,从而除去粘结剂、导电炭等杂质;同时使失去粘附作用的磷酸铁锂活性粉末和铝箔分离。然而,铝箔在现有技术中高温处理过程中容易烧脆、烧碎,使得在焙烧及后续的筛分过程中会产生微小颗粒状的铝箔粉末,这些铝箔粉末很难和磷酸铁锂粉末彻底分离。因此,有必要对磷酸铁锂正极材料的回收方法进行进一步改进以改善铝箔与磷酸铁锂的分离效果。

发明内容

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