一种等离子体修复磷酸锰铁锂电池正极粉料的方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池资源化利用领域，具体为一种等离子体修复磷酸锰铁锂电池正极粉料的方法：对废旧电池进行拆解，在318～323℃的温度下，将得到的废正极粉料和废负极石墨以导线连接形成外部电路、以熔融的氢氧化钠

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体修复磷酸锰铁锂电池正极粉料的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池资源化利用领域，具体为一种等离子体修复磷酸锰铁锂电池正极粉料的方法。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池需求量的迅速增长，不可避免的会产生大量报废电池。面对大量锂离子电池退役潮的来临，废旧锂离子电池的回收处理与资源循环问题亟待解决。由于锂离子电池的正极粉料中含有大量的贵金属，所以正极粉料的回收成为了目前废旧锂离子电池回收的重点和热点。
[0003]随着电动汽车需求的逐渐旺盛，正极粉料中贵金属原材料的价格全面飙升！考虑到正极粉料中贵金属的不可再生性以及其重要战略资源的地位，将废旧锂离子电池中的正极粉料回收修复后用于锂离子电池的生产既可以有效地降低锂离子电池的生产成本，同时也可以减少传统回收工艺对环境二次污染的问题。
[0004]将废正极粉料回收并用于制备电池正极时，其容量衰减是主要难题。锂离子电池首次充放电过程中形成的SEI膜、负极石墨中不可逆脱嵌的锂(Li
y
C6中的Li)及石墨表面析出的锂晶枝(Li)造成了锂离子电池正极粉料中锂元素的不可逆损失，从而导致其容量出现衰减。
[0005]因此将废正极粉料回收并用于制备电池正极时，不仅要去除其杂质(SEI膜及电解液)保证其纯度，更要修复其容量，确保其具有良好的电化学性能和循环寿命。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是在对锂离子电池废正极粉料进行除杂的同时修复其容量衰减，使其回用于制备电池正极时具备良好的电化学性能和循环寿命。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008](1)对废旧磷酸锰铁锂电池进行拆解，得到电池的废正极粉料和废负极石墨。
[0009](2)取一定量废正极粉料和废负极石墨分别压实后置于修复室内；压实的废正极粉料和废负极石墨中间以压实的氢氧化钠
‑
硝酸锂混合物填充。
[0010](3)以等离子体为热源将修复室内的温度维持在318～323℃；在此温度下，氢氧化钠
‑
硝酸锂混合物处于熔融状态起到阴阳离子导体的作用、正极粉料中的SEI膜分解为各种锂盐。
[0011](4)将压实的废正极粉料和废负极石墨两端以导线连接形成外部电路，在高温的活化作用下废负极石墨中不可逆脱嵌的锂(Li
y
C6中的Li)和锂晶枝(Li)重新嵌入到废正极粉料(Li1‑
x
Mn
a
Fe1‑
a
PO4)的晶格中，对应的电子则由外部电路从废负极石墨端移动到废正极粉料端，从而得到修复后的正极粉料(LiMn
a
Fe1‑
a
PO4)和预修复的负极石墨(Li
y+z
‑
x
C6)。
[0012](5)将上述修复后的正极粉料用甲醇洗脱掉电解液成分后，再用纯水洗脱掉SEI膜分解的各种锂盐，最终得到产品1电池级正极粉料。
[0013](6)甲醇洗脱的电解液经精馏去除甲醇后得到产品2电解液，纯水洗脱的锂盐经蒸发干燥后得到产品3锂杂盐。
[0014]其中：将锂重新嵌入到废正极粉料的晶格中，使正极粉料的容量得以修复。
[0015]其中：正极反应方程为Li1‑
x
Mn
a
Fe1‑
a
PO4+xLi
+
+xe
‑
＝LiMn
a
Fe1‑
a
PO4；负极反应方程为Li
y
C6+zLi
‑
xLi
+
‑
xe
‑
＝Li
y+z
‑
x
C6。
[0016]其中：熔融的氢氧化钠
‑
硝酸锂混合物起电解液的作用。
[0017]其中：锂晶枝(Li)优先嵌入到废正极粉料的晶格中。
[0018]其中：废负极石墨量与废正极粉料量比值为1.2～1.5单位电池量，确保废负极石墨提供的锂足以修复完废正极粉料。
[0019]其中：硝酸锂与氢氧化钠的质量比控制在0.011～0.015。
[0020]其中：反应中生成的电流可经外部电路回用于修复工艺，以降低正极粉料修复工艺的能耗。
[0021]本专利技术的有益效果是：可以将废正极粉料修复为电池级正极粉料，并回用于制备锂离子电池的正极；还可将修复反应的化学能转化为电能，并回用于修复工艺，降低修复工艺的能耗；修复过程中无二次废物生成，并可将废正极粉料的各种杂质全部转化为产品；修复废正极粉料的过程中，还可以对废负极石墨进行预修复，减轻了后续废负极石墨修复工艺的负担。
具体实施方式
[0022]为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但并不作为对本专利技术的限定。
[0023]实施例1：
[0024](1)对废旧磷酸锰铁锂电池进行拆解，得到电池的废正极粉料和废负极石墨。
[0025](2)按废负极石墨量/废正极粉料量＝1.2单位电池量，将废正极粉料和废负极石墨分别压实后置于修复室内；压实的废正极粉料和废负极石墨中间以压实的氢氧化钠
‑
硝酸锂混合物填充，控制硝酸锂与氢氧化钠的质量比为0.011。
[0026](3)以等离子体为热源将修复室内的温度维持在318℃；在此温度下，氢氧化钠
‑
硝酸锂混合物处于熔融状态起到阴阳离子导体的作用、正极粉料中的SEI膜分解为各种锂盐。
[0027](4)将压实的废正极粉料和废负极石墨两端以导线连接形成外部电路，在高温的活化作用下废负极石墨中不可逆脱嵌的锂(Li
y
C6中的Li)和锂晶枝(Li)重新嵌入到废正极粉料(Li1‑
x
Mn
a
Fe1‑
a
PO4)的晶格中，对应的电子则由外部电路从废负极石墨端移动到废正极粉料端，从而得到修复后的正极粉料(LiMn
a
Fe1‑
a
PO4)和预修复的负极石墨(Li
y+z
‑
x
C6)。
[0028](5)将上述修复后的正极粉料用甲醇洗脱掉电解液成分后，再用纯水洗脱掉SEI膜分解的各种锂盐，最终得到产品1电池级正极粉料。
[0029](6)甲醇洗脱的电解液经精馏去除甲醇后得到产品2电解液。
[0030](7)纯水洗脱的锂盐经蒸发干燥后，得到产品3锂杂盐。
[0031](8)反应中生成的电流通过外部电路回用于等离子体的激发，以降低正极粉料修复工艺的能耗。
[0032]实施例2：
[0033](1)对废旧磷酸锰铁锂电池进行拆解，得到电池的废正极粉料和废负极石墨。
[0034](2)按废负极石墨量/废正极粉料量＝1.5单位电池量，将废正极粉料和废负极石墨分别压实后置于修复室内；压实的废正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种等离子体修复磷酸锰铁锂电池正极粉料的方法，其特征在于：(1)对废旧磷酸锰铁锂电池进行拆解，得到电池的废正极粉料和废负极石墨。(2)取一定量废正极粉料和废负极石墨分别压实后置于修复室内；压实的废正极粉料和废负极石墨中间以压实的氢氧化钠
‑
硝酸锂混合物填充。(3)以等离子体为热源将修复室内的温度维持在318～323℃；在此温度下，氢氧化钠
‑
硝酸锂混合物处于熔融状态起到阴阳离子导体的作用、正极粉料中的SEI膜分解为各种锂盐。(4)将压实的废正极粉料和废负极石墨两端以导线连接形成外部电路，在高温的活化作用下废负极石墨中不可逆脱嵌的锂(Li
y
C6中的Li)和锂晶枝(Li)重新嵌入到废正极粉料(Li1‑
x
Mn
a
Fe1‑
a
PO4)的晶格中，对应的电子则由外部电路从废负极石墨端移动到废正极粉料端，从而得到修复后的正极粉料(LiMn
a
Fe1‑
a
PO4)和预修复的负极石墨(Li
y+z
‑
x
C6)。(5)将上述修复后的正极粉料用甲醇洗脱掉电解液成分后，再用纯水洗脱掉SEI膜分解的各种锂盐，最终得到产品1电池级正极粉料。(6)甲醇洗脱的电解液经精馏去除甲醇后得到产品2电解液，纯水洗脱的锂盐经蒸发干燥后得到产品3锂杂盐。2.根据权利要求1所述的一种等离子体修复磷酸锰铁锂电池正极粉料的方法，其特征在于：将锂重新嵌入到废正极粉料的晶格中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷衡，
申请(专利权)人：殷衡，
类型：发明
国别省市：