一种基于水热反应修复磷酸铁锂材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于水热反应修复磷酸铁锂材料的方法，具体步骤如下：(1)选取废弃的磷酸铁锂电池，对其进行放电处理后拆解得到正极片；(2)将步骤(1)所得正极片在300℃以上条件下煅烧，待温度降至室温取出，机械振动正极片，使磷酸铁锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色磷酸铁锂粉末；(3)将磷酸铁锂粉末和含锂溶液混合，然后液倒入超声波反应釜中并密封，在超声波反应釜中恒温加热，反应温度为40℃以上，对超声波反应釜施加超声辐射，至反应完全，自然冷却；(4)待超声波反应釜冷却后，过滤混合溶液获得磷酸铁锂膏体，并使用去离子水洗涤干燥后得到磷酸铁锂材料。本发明专利技术工艺操作简单，过程容易控制，能耗较低，对环境友好。

A method of repairing lithium iron phosphate based on hydrothermal reaction

【技术实现步骤摘要】
一种基于水热反应修复磷酸铁锂材料的方法
本专利技术属于电极材料的无害化处理和循环再利用
，具体涉及一种基于水热反应修复磷酸铁锂材料的方法。
技术介绍
锂离子电池实现商业化以来，因其具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、携带方便、安全性能好等优点，在移动电话、笔记本电脑、照相机等便携式电子设备和电动汽车领域得到广泛的应用，因此每年会生产出大量锂离子电池，相应的每年就会产生大量报废电池。虽然已有一些企业开始关注废锂电池的资源化利用，但我国还尚未建立全国性的废旧电池回收处理体系。个别企业所采用的废锂电池回收技术相对落后、效率低、易产生二次污染，回收对象单一，电池残值综合利用率低下。在废锂电池资源化的研究中，资源化技术也多停留在实验室阶段，存在产业化滞后或可实践性较差的问题。目前，对磷酸铁锂的回收工艺主要有湿法冶金和火法两种处理方法。目前主要是采用湿法冶金的方式对其中的锂、铁等金属进行回收再利用，因其操作工艺简单，易于产业化等特点被很多学者展开相关研究，但该工艺不能对废旧磷酸铁锂进行全组分回收，因此寻找高效且环境友好的处理工艺对废锂电池中的磷酸铁锂进行回收，因此考虑到采用通过煅烧的方法使废旧磷酸铁锂直接回用，来提高废旧磷酸铁锂的回收效率，寻求高效环保的回收工艺是废锂电池资源化技术发展的方向，更是建设资源节约型环境友好社会的需求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种利用超声辅助回收废旧锂电池正极材料磷酸铁锂的方法。本专利技术的目的在于提供工艺操作简单，过程容易控制，能耗较低，对环境友好，不产生二次污染物，同时修复后的磷酸铁锂材料可重新用来生产锂离子电池。本专利技术提出的一种基于水热反应修复磷酸铁锂材料的方法，具体步骤如下：(1)选取废弃的磷酸铁锂电池，对其进行放电处理后拆解得到正极片；(2)将步骤(1)所得正极片在300℃以上条件下煅烧，待温度降至室温取出，机械振动正极片，使磷酸铁锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色磷酸铁锂粉末；(3)将磷酸铁锂粉末和含锂溶液混合，然后液倒入超声波反应釜中并密封，在超声波反应釜中恒温加热，反应温度为40℃以上，对超声波反应釜施加超声辐射，至反应完全，自然冷却；(4)待超声波反应釜冷却后，过滤混合溶液获得磷酸铁锂膏体，并使用去离子水洗涤干燥后得到磷酸铁锂材料。本专利技术中，所述含锂溶液为硝酸锂、氯化锂、氢氧化锂、硫酸锂溶液中的一种或几种溶液。在本专利技术的技术方案中，含锂溶液的浓度为0.1～2mol/L。在本专利技术的技术方案中，在步骤(1)中煅烧温度为300-450℃。在本专利技术的技术方案中，在步骤(3)中控制超声波辐射的功率为500-1000W。在本专利技术的技术方案中，在步骤(3)中超声波反应釜中的反应温度为50-120℃。在本专利技术的技术方案中，在步骤(3)中超声辐射的时间为5～15h。本专利技术的技术方案中，步骤(4)中干燥的温度70-90℃，干燥时间为5～10小时。在本专利技术的技术方案中，步骤(3)中所述混合液体积为反应器体积的50％～75％。本专利技术获得的磷酸铁锂材料进行电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)元素分析，修复后磷酸铁锂材料中锂离子的含量明显提高，改善了磷酸铁锂的电化学性能。有益效果利用废旧动力锂电池的正极片回收磷酸铁锂，本专利技术从环保和资源循环利用的角度出发，对废旧锂电池进行回收再利用，以废锂电池正极铝箔片上磷酸铁锂为原料，再通过低温煅烧的方法，对磷酸铁锂进行处理，控制改变温度体系等反应条件。本专利技术不仅避免大量废旧电池的浪费，同时也能缓解其带来的环境污染压力。本专利技术工艺操作简单，过程容易控制，能耗较低，对环境友好，不产生二次污染物，通过该工亦可可获得可观的经济效益。具体实施方式实施例1基于水热反应修复磷酸铁锂材料(1)选取废弃的磷酸铁锂电池，对其进行放电处理后拆解得到正极片；(2)将步骤(1)所得正极片放入马弗炉中，在350℃下煅烧8小时，待温度降至室温取出，机械振动正极片，使磷酸铁锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色磷酸铁锂粉末；(3)将10g磷酸铁锂粉末和1mol/L氢氧化锂溶液混合，然后将混合液倒入超声波反应釜中，混合液体积为反应器体积的55％。迅速密封超声反应釜，控制超声波发生器功率为750W，在超声波反应釜中恒温加热，反应温度为60℃，对超声波反应釜施加超声辐射，超声12小时后，自然冷却；(4)待超声波反应釜冷却到室温时，过滤混合溶液获得磷酸铁锂膏体，并使用去离子水洗涤3～5次；(5)将过滤获得的磷酸铁锂材料，在70℃环境中干燥8小时，最后得到磷酸铁锂材料。实施例2基于水热反应修复磷酸铁锂材料(1)选取废弃的磷酸铁锂电池，对其进行放电处理后拆解得到正极片；(2)将步骤(1)所得正极片放入马弗炉中，在420℃下煅烧2小时，待温度降至室温取出，机械振动正极片，使磷酸铁锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色磷酸铁锂粉末；(3)将8克磷酸铁锂粉末和1mol/L氯化锂溶液混合，然后将混合液倒入超声波反应釜中，混合液体积为反应器体积的65％，迅速密封超声反应釜。控制超声波发生器功率为1000W，在超声波反应釜中恒温加热，反应温度为120℃，对超声波反应釜施加超声辐射，超声15小时后，自然冷却；(4)待超声波反应釜冷却到室温时，过滤混合溶液获得磷酸铁锂膏体，并使用去离子水洗涤3～5次；(5)将过滤获得的磷酸铁锂材料，在90℃环境中干燥5小时，最后得到磷酸铁锂材料。实施例3基于水热反应修复磷酸铁锂材料(1)选取废弃的磷酸铁锂电池，对其进行放电处理后拆解得到正极片；(2)将步骤(1)所得正极片放入马弗炉中，在400℃下煅烧2小时，待温度降至室温取出，机械振动正极片，使磷酸铁锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色磷酸铁锂粉末；(3)将12克磷酸铁锂粉末和2mol/L硝酸锂溶液混合，然后将混合液倒入超声波反应釜中，混合液体积为反应器体积的75％。迅速密封超声反应釜，控制超声波发生器功率为850W，在超声波反应釜中恒温加热，反应温度为90℃，对超声波反应釜施加超声辐射，超声10h后，自然冷却；(4)待超声波反应釜冷却到室温时，过滤混合溶液获得磷酸铁锂膏体，并使用去离子水洗涤3～5次；(5)将过滤获得的磷酸铁锂材料，在70-90℃环境中干燥5～10小时，最后得到磷酸铁锂材料。实施例4效果验证经修复后的磷酸铁锂作为正极材料组装成纽扣电池进行电化学充放电性能测试，经测试，修复后的磷酸铁锂首次在0.1C首次放电比容量可141.5mAh/g，1C下放电循环100次，放电容量达到初始容量的98.7％，具有良好的高倍率充放电循环性能。本专利技术获得的磷酸铁锂材料进行电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)元素分析，修复后磷酸铁锂材料中锂离子的含量明显提高，改善了磷酸铁锂的电化学性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于水热反应修复磷酸铁锂材料的方法，其包括如下步骤：/n(1)选取废弃的磷酸铁锂电池，对其进行放电处理后拆解得到正极片；/n(2)将步骤(1)所得正极片在300℃以上条件下煅烧，待温度降至室温取出，机械振动正极片，使磷酸铁锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色磷酸铁锂粉末；/n(3)将磷酸铁锂粉末和含锂溶液混合，然后液倒入超声波反应釜中并密封，在超声波反应釜中恒温加热，反应温度为40℃以上，对超声波反应釜施加超声辐射，至反应完全，自然冷却；/n(4)待超声波反应釜冷却后，过滤混合溶液获得磷酸铁锂膏体，并使用去离子水洗涤干燥后得到磷酸铁锂材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于水热反应修复磷酸铁锂材料的方法，其包括如下步骤：
(1)选取废弃的磷酸铁锂电池，对其进行放电处理后拆解得到正极片；
(2)将步骤(1)所得正极片在300℃以上条件下煅烧，待温度降至室温取出，机械振动正极片，使磷酸铁锂从集流体铝箔上脱落，得到黑色磷酸铁锂粉末；
(3)将磷酸铁锂粉末和含锂溶液混合，然后液倒入超声波反应釜中并密封，在超声波反应釜中恒温加热，反应温度为40℃以上，对超声波反应釜施加超声辐射，至反应完全，自然冷却；
(4)待超声波反应釜冷却后，过滤混合溶液获得磷酸铁锂膏体，并使用去离子水洗涤干燥后得到磷酸铁锂材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，含锂溶液为硝酸锂、氯化锂、氢氧化锂、硫酸锂溶液中的一种或几种溶液。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，含锂溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哲鸣，吴正斌，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44