[发明专利]一种锂离子电池用磷酸亚铁锂正极废料的分离及再利用方法

说明书

本发明具体公开一种锂离子电池用磷酸亚铁锂正极废料的分离及再利用方法，其中分离方法包括下述步骤：首先将磷废料裁剪成圆片；然后浸没于蒸馏水中搅拌分离，得到分离混合物；最后过滤干燥，即可得到分离后的磷酸亚铁锂正极材料。再利用的方法步骤：首先将分离后得到的磷酸亚铁锂正极材料进行煅烧后得到磷酸亚铁锂晶体，然后将磷酸亚铁锂晶体、乙炔黑、聚甲基吡咯烷酮按照质量比为8∶1∶1进行混合研磨，涂覆在新鲜的铝箔上；最后将涂覆好的铝箔在真空干燥箱，用裁片机裁剪为正极片，即得磷酸亚铁锂正极极片。本发明有效地减少了资源的浪费和环境污染。

技术领域

本发明属于锂离子电池回收再利用的环保技术领域，具体公开一种锂离子电池用磷酸亚铁锂正极废料的分离及再利用方法。

背景技术

锂离子电池因其具有长循环寿命和高能量密度，它被广泛应用于人们的日常生活中，如消费电子品、电动汽车和储能系统。据统计数据显示，从2015年到2040年，用于电动汽车的锂离子电池产量可高达33万至400万吨，这将改变资源供应链的关系，也极大提高了贵金属（如钴）的需求。随着锂电池的持续增长，废旧锂离子电池的数量变得不可忽视。为了缓解供应链的压力，保护环境，实现行业的可持续发展，必须尽早探索出高效的回收流程。然而，人们对在工业中重新引入回收材料表示担忧，而且回收的材料是否能与商业控制材料竞争，控制材料在成本、产量和性能方面的竞争也存在很多的疑问。当前学术界和工业界正在大力优化回收过程，同时也在减少成本和提高产量上狠下功夫。由于复杂的锂离子电池的成分，在不同的回收策略中可能会引入新的杂质。尽管许多回收方法已报道可以消除杂质的影响，但杂质的存在使人们不可避免地怀疑回收材料的性能。因此，性能的验证是至关重要的，必须通过合理的测试来完成。由于大多数锂离子电池的回收研究仍然是在实验室规模下进行的，测试结果通常与纽扣电池紧密相关。学术界的电极负载（低于0.62mAh/cm²）和活性材料组成（80wt%）都远低于工业标准（在多层袋式电池中测试为3mAh/cm²和95wt%）。工业界仅从纽扣电池的结果来看，对回收材料的信心较低。因此，从可信度的角度来看，回收电池材料的电化学性能验证，需要在超越纽扣电池的形式因素上进行长时间的可靠测试。

目前常见的正极废料回收策略主要集中在提升贵金属的利用率，包括两个阶段：先回收与再利用。在众多方法中，火法冶金和湿法冶金被认为是传统回收工艺的经典方法，它们能够很好地回收贵金属。火法冶金法是在高温下煅烧正极废料，通过烧掉有机粘结剂和导电剂，经多步纯化和分离过程得到有价值的金属。火法冶金虽然是一类简单的回收工艺，但它也具有明显的不足，如高能耗、有害污染物的排放和低纯度的最终产品。在湿法冶金过程中，使用酸或碱剥离及随后进行纯化，接着通过溶液化学获得高纯度的产品。与火法冶金相比，湿法冶金工艺虽然克服了一些缺点，但它仍需复杂的步骤、有机溶剂的大量消耗和有毒物的排放。由于火法冶金和湿法冶金技术均破坏了正极材料的结构和形貌，近年来人们对无损工艺直接回收正极废料的技术产生了浓厚的兴趣。例如，从电极板上收集的正极废料进行固态烧结工艺进行处理，以期将正极活性材料再生至其原始结构。常见的再利用中，杂质含量的控制与正极结构的保持对后续循环寿命至关重要，而高温煅烧和有机溶剂溶解会破坏正极的结构，不适宜电池制造商后续的循环利用和环境保护。最近有研究者采用不同的有机溶剂（如聚甲基吡咯烷酮、甲酰胺、乙酰胺）将正极废料进行溶解，可有效实现正极废料的剥离，然而使用这些昂贵的有机试剂，一方面消耗了大量的资源，另一方面也对环境造成了极大的污染。在工业化生产中这些溶剂的大量消耗不仅增加了经济成本，也对人身健康存在着一定的威胁。如何采用简单、高效及无毒的方法有效进行剥离正极废料是当务之急。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池用磷酸亚铁锂正极废料的分离和再利用方法，克服了上述现有技术的不足之处，能有效解决现有正极废料的分离、再利用和环境污染的问题。

本发明的技术方案：一、一种锂离子电池用磷酸亚铁锂正极废料的分离方法，该分离方法包括下述步骤：

第一步，将磷酸亚铁锂正极废料裁剪成直径为1cm－4cm的圆片；