废旧锂离子电池磷酸铁锂正极材料的资源化回收再利用方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧锂离子电池磷酸铁锂正极材料的资源化回收再利用方法，将废旧锂离子电池进行放电后机械拆解或人工拆解得到正极极片，将正极极片经过人工裁剪、机械破碎或气流粉碎后得到正极混合粉料，再用机械搅拌式浮选机进行浮选直至正极活性物料与铝箔完全分离；将分离出的铝箔颗粒经过洗涤、干燥后回收再利用；将分离出的正极活性物料进行检测并按照特定的摩尔配比添加锂盐，再进行球磨混合或砂磨混合，然后将混合均匀的正极粉料在氮气气氛中于500‑800℃进行烧结，烧结产物经过过筛、分级得到新的磷酸铁锂正极材料用于制备锂离子电池正极材料。本发明专利技术工艺简单且流程较短，在高效回收磷酸铁锂和铝箔等有效资源的同时降低回收成本。

【技术实现步骤摘要】
废旧锂离子电池磷酸铁锂正极材料的资源化回收再利用方法
本专利技术属于废旧锂离子电池正极材料的回收再利用
，具体涉及一种废旧锂离子电池磷酸铁锂正极材料的资源化回收再利用方法。
技术介绍
随着能源需求的增加、电子市场和电动车市场的不断发展，锂离子电池由于其安全、环保、高比能量和良好的电化学性能等受到消费者的青睐。目前广泛应用于手机、手提电脑、玩具等各种便携式电器中。目前我国已成为锂离子电池的最大生产、消费和出口大国。根据国家统计局数据显示，2017年我国动力锂离子电池产量为437.06GWh，相比去年同比增幅达21.5%，预计至2022年，总需求量达到54.9GWh。未来在电动汽车和储能领域，锂离子电池都有着非常广阔的应用前景，将会有越来越多的锂离子电池涌向市场。动力锂离子电池使用寿命为3-10年。3C锂离子电池使用寿命在2-5年。在不久以后将产生大量的废旧锂离子电池。根据中国汽车技术研究中心的预计，未来我国废弃电池的回收率不足2%。废旧锂离子电池中含有可重复利用的资源，例如铝、铜、钴、镍和锰等有价金属以及石墨、正极材料等，同时含有大量的锂盐和有机溶剂，如果这些废旧锂电池处理不当，将造成资源极大浪费以及严重的环境污染。因此，对废旧锂离子电池的回收十分必要，具有重要意义。废旧锂离子电池经拆解、破碎得到的正极片主要由含有、钴、锰、锂等有价金属的活性物料和铝箔构成，将二者进行剥离，然后回收活性物料中有价金属及铝箔的方法主要有焙烧法、有机溶剂或有机酸浸泡法、碱浸泡法。目前，将废旧锂离子电池进行回收的主要方法是高温烧结，然后用水溶液将烧结产物分离（如CN103985920B），此类方法存在能耗高，分离不彻底等问题。采用有机溶剂等浸泡锂离子电池正极极板，然后再分离的方法（CN1332475C，CN102751549B），同样存在正极活性物质和铝箔分离不完全，需要消耗大量的有机溶剂，而且部分溶剂有一定毒性，对环境有污染。采用强碱性溶液如氢氧化钠浸出法分离正极材料中的铝箔和活性材料（CN104124487B和CN103334009A），并回收其中的有价金属，此方法工艺流程长，试剂消耗大，后续除杂工序负担大，回收成本较高。
技术实现思路
本专利技术针对上述活性物质与铝箔分离方法存在工序繁复、工艺流程长、需要大量溶剂、分离不彻底等问题提出了一种工艺简单且流程较短的废旧锂离子电池磷酸铁锂正极材料的资源化回收再利用方法，该方法能够将铝箔与磷酸铁锂活性材料完全分离，并且回收获得新的磷酸铁锂正极材料用于制备锂离子电池正极材料，在高效回收磷酸铁锂和铝箔等有效资源的同时降低回收成本，有利于工业大规模生产，并且能够有效实现资源化再利用。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，废旧锂离子电池磷酸铁锂正极材料的资源化回收再利用方法，其特征在于具体步骤为：（1）将废旧锂离子电池进行放电后机械拆解或人工拆解得到正极极片，将正极极片经过人工裁剪、机械破碎或气流粉碎后得到正极混合粉料，再用机械搅拌式浮选机进行浮选直至正极活性物料与铝箔完全分离；（2）将分离出的铝箔颗粒经过洗涤、干燥后回收再利用；（3）将分离出的正极活性物料进行检测并按照n（Li）：n（Fe）=0.01:1-0.1:1的摩尔配比添加锂盐，再进行球磨混合或砂磨混合，其中锂盐为氢氧化锂、硝酸锂或碳酸锂中的一种或多种，然后将混合均匀的正极粉料在氮气气氛中于500-800℃进行烧结，烧结产物经过过筛、分级得到新型的磷酸铁锂正极材料用于制备锂离子电池正极材料。进一步优选，步骤（1）中所述放电过程为将废旧锂离子电池在恒流和恒压条件下进行放电，其中恒流的范围按照0.1-0.3C，再进行恒压放电至电流为0.02C，放电下限电压范围为3.0-2.2V。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术有效解决了废旧锂离子电池回收中正极活性材料与铝箔无法高效、彻底分离的问题，避免了从废旧锂离子电池中通过湿法回收各种有价金属时铝进入浸出液而增加后续除铝的问题；2、本专利技术工艺简单，流程较短，回收成本低廉，易于大规模工业化生产，回收过程不产生二次污染，并且环境友好。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图；图2是本专利技术实施例1中回收新的磷酸铁锂材料用于制备锂离子电池的循环寿命曲线。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1将单体为30Ah废旧动力磷酸铁锂锂离子电池的铝箔剪开分离出正极极片，将得到的正极极片经过机械破碎后用机械搅拌式浮选机进行浮选，直至正极活性物料与铝箔完全分离；将分离出的铝箔颗粒依次用水、去离子水分别洗涤3次，再于60℃干燥后回收利用；测试分离出的正极活性物料中Li、P和Fe的摩尔配比，按照Li：Fe的摩尔比为0.01:1将碳酸锂与正极活性物料球磨混合均匀，再置于氮气气氛中于500℃烧结，烧结产物经过过筛、分级得到新的磷酸铁锂正极材料用于制备锂离子电池正极材料，其循环寿命曲线如图2所示。实施例2将单体为30Ah废旧动力磷酸铁锂锂离子电池的铝箔剪开分离出正极极片，将得到的正极极片经过机械破碎后用机械搅拌式浮选机进行浮选，直至正极活性物料与铝箔完全分离；将分离出的铝箔颗粒依次用水、去离子水分别洗涤3次，再于60℃干燥后回收利用；测试分离出的正极活性物料中Li、P和Fe的摩尔配比，按照Li：Fe的摩尔比为0.01:1将碳酸锂与正极活性物料球磨混合均匀，再置于氮气气氛中于800℃烧结，烧结产物经过过筛、分级得到新的磷酸铁锂正极材料用于制备锂离子电池正极材料。实施例3将单体为30Ah废旧动力磷酸铁锂锂离子电池的铝箔剪开分离出正极极片，将得到的正极极片经过机械破碎后用机械搅拌式浮选机进行浮选，直至正极活性物料与铝箔完全分离；将分离出的铝箔颗粒依次用水、去离子水分别洗涤3次，再于60℃干燥后回收利用；测试分离出的正极活性物料中Li、P和Fe的摩尔配比，按照Li：Fe的摩尔比为0.01:1将硝酸锂与正极活性物料球磨混合均匀，再置于氮气气氛中于500℃烧结，烧结产物经过过筛、分级得到新的磷酸铁锂正极材料用于制备锂离子电池正极材料。实施例4将单体为30Ah废旧动力磷酸铁锂锂离子电池的铝箔剪开分离出正极极片，将得到的正极极片经过机械破碎后用机械搅拌式浮选机进行浮选，直至正极活性物料与铝箔完全分离；将分离出的铝箔颗粒依次用水、去离子水分别洗涤3次，再于60℃干燥后回收利用；测试分离出的正极活性物料中Li、P和Fe的摩尔配比，按照Li：Fe的摩尔比为0.01:1将一水合氢氧化锂与正极活性物料球磨混合均匀，再置于氮气气氛中于500℃烧结，烧结产物经过过筛、分级得到新的磷酸铁锂正极材料用于制备锂离子电池正极材料。实施例5将单体为30Ah废旧动力磷酸铁锂锂离子电池的铝箔剪开分离出正极极片，将得到的正极极片经过机械破碎后用机械搅拌式浮选机进行浮选，直至正极活性物料与铝箔完全分离；将分离出的铝箔颗粒依次用水、去离子水分别洗涤3次，再于60℃干燥后回收利用；测试分离出的正极活性物料中Li、P和Fe的摩尔配比，按照Li：Fe的摩尔比为0.1:1将碳酸锂与正极活性物料球磨混合均匀，再置于氮气气氛中于50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.废旧锂离子电池磷酸铁锂正极材料的资源化回收再利用方法，其特征在于具体步骤为：（1）将废旧锂离子电池进行放电后机械拆解或人工拆解得到正极极片，将正极极片经过人工裁剪、机械破碎或气流粉碎后得到正极混合粉料，再用机械搅拌式浮选机进行浮选直至正极活性物料与铝箔完全分离；（2）将分离出的铝箔颗粒经过洗涤、干燥后回收再利用；（3）将分离出的正极活性物料进行检测并按照n（Li）：n（Fe）=0.01:1‑0.1:1的摩尔配比添加锂盐，再进行球磨混合或砂磨混合，其中锂盐为氢氧化锂、硝酸锂或碳酸锂中的一种或多种，然后将混合均匀的正极粉料在氮气气氛中于500‑800℃进行烧结，烧结产物经过过筛、分级得到新的磷酸铁锂正极材料用于制备锂离子电池正极材料。

【技术特征摘要】
1.废旧锂离子电池磷酸铁锂正极材料的资源化回收再利用方法，其特征在于具体步骤为：（1）将废旧锂离子电池进行放电后机械拆解或人工拆解得到正极极片，将正极极片经过人工裁剪、机械破碎或气流粉碎后得到正极混合粉料，再用机械搅拌式浮选机进行浮选直至正极活性物料与铝箔完全分离；（2）将分离出的铝箔颗粒经过洗涤、干燥后回收再利用；（3）将分离出的正极活性物料进行检测并按照n（Li）：n（Fe）=0.01:1-0.1:1的摩尔配比添加锂盐，再进行球磨混合或砂磨混合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，杨书廷，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41