全链条一体化废旧磷酸铁锂正极片再生的方法和再生磷酸铁锂正极片技术

本公开公开了废旧磷酸铁锂正极片再生的方法和再生磷酸铁锂正极片，通过电化学的方式，使得磷酸铁锂能够在结构不被破坏的情况下进行再生的方法，不存在湿法回收过程中大量排放的酸碱污水，也不存在火法回收过程中由于有氧煅烧导致磷酸铁锂的晶格变化，进而导致磷酸铁锂的活性降低的问题，且流程简单，不需要将磷酸铁锂从正极片上剥离，再生后直接得到正极片，正极片中的粘接剂和导电剂等均不需要额外补充，且再生得到的磷酸铁锂正极材料的性能与首次制备得到的磷酸铁锂正极材料性能相当

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全链条一体化废旧磷酸铁锂正极片再生的方法和再生磷酸铁锂正极片


[0001]本公开涉及正极材料回收
，具体而言，涉及全链条一体化废旧磷酸铁锂正极片再生的方法和再生磷酸铁锂正极片
。

技术介绍

[0002]近年来新能源汽车和
3C
类电子产品快速发展，锂离子电池出货量随之增加，同时也产生了大量废旧锂电池，据估计，
2025
年来源于中国新能源汽车的退役动力电池可达到
30
万吨
。
磷酸铁锂正极材料，由于其材料来源广泛
、
价格便宜
、
热稳定性能好
、
循环性能高
、
对环境友好的特点，在
3C
产品
、
电动自行车
、
电动汽车及储能电站等拥有越来越广泛的应用，退役量较大
。
废旧锂电池含有大量有价金属以及电解液，如果处理不当不仅会造成环境污染还会造成经济价值的损失
。
[0003]通常退役动力电池会经过放电
、
破碎
、
浸出
、
再生等过程进行有价金属元素的回收
。
目前对于废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收有湿法回收和火法回收两个路线，其中湿法回收对剥离的正极活性材料进行酸处理，再进行分步沉淀，产生较多废水；火法回收对剥离的正极活性材料进行粉碎和煅烧，去除粘接剂和导电剂，但这会导致磷酸铁锂活性降低，同时粘接剂和导电剂等无法回收
>。
两种方式均流程冗长且部分组分如粘接剂等无法回收，因此一种流程简单
、
环境友好
、
组分回收率高的废旧磷酸铁锂电池正极材料再生方法尤其必要
。
[0004]鉴于此，特提出本公开
。

技术实现思路

[0005]本公开的目的在于提供全链条一体化废旧磷酸铁锂正极片再生的方法和再生磷酸铁锂正极片，能够在不破坏正极材料结构的情况下再生正极材料，流程简单
。
[0006]本公开是这样实现的：
[0007]第一方面，本公开提供一种废旧磷酸铁锂正极片再生的方法，包括：
[0008]阳极脱锂除杂，以废旧磷酸铁锂正极片或预脱锂废旧磷酸铁锂正极片为第一阳极
、
惰性电极为第一阴极，将所述第一阴极和第一阳极置于脱锂除杂电解液中，并在第一阴极和第一阳极之间施加
1V
‑
3V
的电压，得到脱锂除杂废旧磷酸铁锂正极片；
[0009]阴极补锂，以脱锂除杂废旧磷酸铁锂正极片为第二阴极
、
惰性电极或废旧磷酸铁锂正极片为第二阳极，将所述第二阴极和第二阳极置于补锂电解液中，并在第二阴极和第二阳极之间施加
0.1V
‑
1V
的电压，当所述第二阳极为惰性电极时，得到再生磷酸铁锂正极片；当第二所述阳极为废旧磷酸铁锂正极片时，得到再生磷酸铁锂正极片和预脱锂废旧磷酸铁锂正极片
。
[0010]在一些实施方式中，所述阳极脱锂除杂步骤中的电压由废旧锂离子电池提供
。
[0011]在一些实施方式中，所述阳极脱锂除杂步骤中，采用放电至
1V
‑
3V
的废旧锂离子电
池作为电源，当
10min
内第一阳极电位变化率小于第一预设值时，阳极脱锂除杂步骤结束
。
[0012]在一些实施方式中，所述第一预设值为
0.1
％
。
[0013]在一些实施方式中，所述废旧锂离子电池包括废旧磷酸铁锂电池
、
废旧三元电池
、
废旧钴酸锂电池
、
废旧锰酸锂电池中的至少一种
。
[0014]在一些实施方式中，所述脱锂除杂电解液中包括
0.1mol/L
‑
0.5mol/L
的可溶盐
。
[0015]在一些实施方式中，所述再生磷酸铁锂正极片中锂的质量分数为
4.40
％以上
。
[0016]在一些实施方式中，所述阴极补锂步骤中的电压由废旧锂离子电池提供
。
[0017]在一些实施方式中，所述阴极补锂步骤中，采用放电至
1V
的废旧锂离子电池作为电源，当
10min
内第二阴极电位变化率小于第二预设值时，阴极补锂步骤结束
。
[0018]在一些实施方式中，所述第二预设值为
0.1
％
。
[0019]在一些实施方式中，所述补锂电解液中包括可溶性锂盐
。
[0020]在一些实施方式中，所述补锂电解液中锂离子的浓度为
0.1mol/L
‑
2mol/L。
[0021]在一些实施方式中，所述脱锂除杂电解液中含有可溶性锂盐，所述阳极脱锂除杂电解液完成脱锂除杂步骤后作为补锂电解液参与阴极补锂步骤
。
[0022]在一些实施方式中，所述可溶性锂盐包括氯化锂
、
硫酸锂中的至少一种
。
[0023]在一些实施方式中，阴极补锂后，对所述再生磷酸铁锂正极片进行干燥，干燥温度为
55℃
‑
80℃。
[0024]在一些实施方式中，当废旧磷酸铁锂正极片作为第二阳极时，当
10min
内第二阳极电位变化率小于第三预设值时，可更换第二阳极
。
[0025]在一些实施方式中，所述第三预设值为
0.1
％
。
[0026]第二方面，本公开提供一种前述实施方式任意一项所述的废旧磷酸铁锂正极片再生的方法得到的磷酸铁锂正极片
。
[0027]本公开具有以下有益效果：
[0028]废旧磷酸铁锂正极片经长期使用，其中夹杂着一些有机物和金属杂质，例如电解液残留和电池加工过程中引入的一些杂质，本实施例提供的废旧磷酸铁锂正极片再生的方法中，首先在较高电压下对这部分杂质进行脱除，但是杂质脱除的同时，也会伴随着脱锂，得到欠锂状态的磷酸铁锂，因此下一步就是对脱锂除杂废旧磷酸铁锂正极片进行补锂，即可以得到再生磷酸铁锂正极片
。
[0029]本实施例通过电化学的方式，使得磷酸铁锂能够在结构不被破坏的情况下进行再生，不存在湿法回收过程中大量排放的酸碱污水，也不存在火法回收过程中由于有氧煅烧导致磷酸铁锂的晶格变化，进而导致磷酸铁锂的活性降低的问题，且流程简单，不需要将磷酸铁锂从正极片上剥离，再生后直接得到正极片，正极片中的粘接剂和导电剂等均不需要额外补充，且再生得到的磷酸铁锂正极材料的性能与首次制备得到的磷酸铁锂正极材料性能相当
。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种废旧磷酸铁锂正极片再生的方法，其特征在于，包括：阳极脱锂除杂，以废旧磷酸铁锂正极片或预脱锂废旧磷酸铁锂正极片为第一阳极
、
惰性电极为第一阴极，将所述第一阴极和第一阳极置于脱锂除杂电解液中，并在第一阴极和第一阳极之间施加
1V
‑
3V
的电压，得到脱锂除杂废旧磷酸铁锂正极片；阴极补锂，以脱锂除杂废旧磷酸铁锂正极片为第二阴极
、
惰性电极或废旧磷酸铁锂正极片为第二阳极，将所述第二阴极和第二阳极置于补锂电解液中，并在第二阴极和第二阳极之间施加
0.1V
‑
1V
的电压，当所述第二阳极为惰性电极时，得到再生磷酸铁锂正极片；当第二所述阳极为废旧磷酸铁锂正极片时，得到再生磷酸铁锂正极片和预脱锂废旧磷酸铁锂正极片
。2.
根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正极片再生的方法，其特征在于，所述阳极脱锂除杂步骤中的电压由废旧锂离子电池提供
。3.
根据权利要求1或2所述的废旧磷酸铁锂正极片再生的方法，其特征在于，所述阳极脱锂除杂步骤中，采用放电至
1V
‑
3V
的废旧锂离子电池作为电源，当
10min
内第一阳极电位变化率小于第一预设值时，阳极脱锂除杂步骤结束
。4.
根据权利要求3所述的废旧磷酸铁锂正极片再生的方法，其特征在于，所述第一预设值为
0.1
％
。5.
根据权利要求2‑4任意一项所述的废旧磷酸铁锂正极片再生的方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池包括废旧磷酸铁锂电池
、
废旧三元电池
、
废旧钴酸锂电池
、
废旧锰酸锂电池中的至少一种
。6.
根据权利要求1‑5任意一项所述的废旧磷酸铁锂正极片再生的方法，其特征在于，所述脱锂除杂电解液中包括
0.1mol/L
‑
0.5mol/L
的可溶盐
。7.
根据权利要求1‑6任意一项所述的废旧磷酸铁锂正极片再生的方法，其特征在于，所述再生磷酸铁锂正极片中锂的质量分数为
4.40
％以上
。8.
根据权利要求1‑7任意一项所述的废旧磷酸铁锂正极片再生的方法，其特征在于，所述阴极补锂步骤中的电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱霞，谢英豪，余海军，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：