[发明专利]废旧拆解磷酸铁锂正极材料回收再利用的方法

说明书

本发明涉及一种废旧拆解磷酸铁锂正极材料回收再利用的方法，将拆解磷酸铁锂废旧电池或极片得到磷酸铁锂粉体作为原料，其中粉体中铝含量为0.1‑0.8%，碳含量为1‑5%；将该原料加热至120‑300⁰C，加热0.5‑2小时，将原料中的有机物挥发，得到磷酸铁锂原料；用硫酸完全溶解该粉料，制备出碱式磷酸铁进一步精制得到磷酸铁前驱体；溶液除杂精制，沉淀出碳酸锂；将分离出的磷酸铁与碳酸锂煅烧制备出再生磷酸铁锂正极材料，有益效果，可用于进一步生产储能及低速电动车锂离子电池，为提高废旧磷酸铁锂正极材料利用价值奠定技术基础，节约了生产成本，提高了资源的利用效率。

技术领域

本发明属于新能源材料资源化利用与环境保护领域，特别是一种废旧拆解磷酸铁锂正极材料回收再利用的方法。

背景技术

我国已经成为全球最大新能源汽车市场， 2018年新能源汽车产销量达到125万辆，2020年将突破500万辆。随着电动汽车关键部件电池使用寿命逐渐到期，动力电池报废量也越来越大。2018年锂电池报废量已达到24.1万吨，至2020年将报废46.2GWh三元电池，23GWh磷酸铁锂电池，对应148.2亿市场空间。因此发展锂电池回收和梯次利用在避免资源浪费和环境污染的同时，也将产生可观的经济效益和投资机会。

目前废旧动力锂离子电池回收主要有2种方式，一是梯次利用：二是拆解回收：对电池容量下降到50%以下的电池无法继续使用，只能将电池进行拆解并资源化回收利用；已有的研究表明，三元材料电池容量在衰减一定程度会快速衰减，无法梯次利用只能拆解回收，目前铁塔公司使用的梯次利用电池全部为磷酸铁锂电池，同时对于梯次利用报废的电池，最终也需要进行拆解及资源化利用。

锂离子电池正极材料约占电池成本的30%左右，在废旧锂离子电池回收重点考虑回收正极材料。锂离子电池按正极材料分成为磷酸铁锂及三元材料2种，磷酸铁锂由于安全性及循环性能好广泛公交车及小轿车，三元材料电池由于其体积能量密度大主要用于小轿车，2种电池的市场占分量均在45%左右。由于磷酸铁锂发展的时间早，目前需要回收再利用的废旧锂电池主要是磷酸铁锂电池。

在资源化回收利用方面国内的主要专业回收公司如深圳格林美股份有限公司、广东邦普循环科技有限公司、江西赣锋锂业股份有限公司、超威集团和芳源环保等主要对三元材料正极材料进行回收利用, 将三元材料中的锂、钴镍及锰萃取分离，分别得到锂、钴镍及锰盐，返回到材料企业复配后重新制备三元材料。磷酸铁锂回收主要由南方（江西及湖南）一些小型企业进行回收利用，对于磷酸铁锂极片主要回收锂及铝，磷酸铁锂中含锂4%左右，折合碳酸锂170kg左右，即1t磷酸铁锂粉体可回收碳酸锂170kg，锂回收率在85%左右，可回收碳酸锂140kg左右。由于技术的原因，目前所有企业均只能回收磷酸铁锂中的锂，其主成分磷酸铁（含量95%）没有得到回收而废弃，或仅能作为肥料或制砖原料，其价值没有得到利用，随着今年碳酸锂价格从15万元/吨降低至8万以下，大部分回收磷酸铁锂回收企业无利可图，大部分企业处于停产状态，磷酸铁锂废料价格也一降再降，片料由1.4万元/吨降低至3000元/吨以下，甚至无人收购，因此迫切需要技术进步提高磷酸铁锂废料回收价值。

发明内容

本发明涉及一种废旧拆解LiFePO₄正极材料回收再利用的方法，将拆解分离的LiFePO₄正极粉料加热分解脱除粘结剂及其他有机物，用硫酸完全溶解粉料，制备出碱式磷酸铁进一步精制得到磷酸铁前驱体；溶液除杂精制，沉淀出碳酸锂；将分离出的磷酸铁与碳酸锂煅烧制备出再生磷酸铁锂正极材料，可用于进一步生产储能及低速电动车锂离子电池。

一种废旧拆解磷酸铁锂正极材料回收再利用的方法，包括以下步骤：

1) 将拆解磷酸铁锂（LiFePO4）废旧电池或极片得到磷酸铁锂粉体作为原料，其中粉体中铝含量为0.1-0.8%，碳含量为1-5%；将该原料加热至120-3000C，加热0.5-2小时，将原料中的有机物挥发，得到磷酸铁锂原料；