本发明专利技术一种废旧Li3V2(PO4)3正极材料的回收再生方法，它涉及废旧锂离子电池正极材料的回收再利用方法。本发明专利技术要解决现有技术中没有废旧磷酸钒锂电极材料的回收再利用方法。方法：将废旧磷酸钒锂电池充分放电后，分离出正极极片，用碱液溶解铝箔，分离出正极粉料；将正极粉料在高温氧化气氛中保温，得固体粉末，测其中各元素的含量，补加锂、钒和碳源后，将固体粉末溶于盐酸中，蒸干水分得固体混合物；将固体混合物干燥后高温煅烧得前驱体，将前驱体在惰性气氛、800℃下煅烧，得正极材料。本发明专利技术工艺简单，酸用量小，分离提纯方便，所制备的正极材料，各项性能均满足使用需求。本发明专利技术用于废旧锂离子电池的回收再利用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废旧锂离子电池正极材料的回收再利用方法。
技术介绍
2012年4月18日国务院常务会议讨论通过《节能与新能源汽车产业发展规划(2012 2020年)》。会议指出，加快培育和发展节能与新能源汽车产业，对于缓解能源和环境压力，推动汽车产业转型升级，培育新的经济增长点，具有重要意义。要以纯电驱动为 汽车工业转型的主要战略取向，当前重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化，推广普及非插电式混合动力汽车，提升我国汽车产业整体技术水平。争取到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万辆，到2020年超过500万辆；2015年当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至每百公里6. 9升，到2020年降至5. 0升；新能源汽车、动力电池及关键零部件技术整体上达到国际先进水平。为此，要大幅提高汽车动力电池系统安全性、可靠性、轻量化水平，要制定动力电池回收利用管理办法，建立动力电池梯级利用和回收管理体系。Li3V2 (PO4) 3化合物，不仅具有良好的安全性，并且具有更高的Li+离子扩散系数、放电电压(3.6V，4. IV)、低温放电性能和能量密度(530Wh/kg)，且产品稳定性以及加工性好，是非常具有发展前景的动力锂离子电池正极材料。该电池材料已经过中试生产，在不久的将来必将在电动汽车上得到大规模的应用，可以预计磷酸钒锂的电池的消耗量将会逐年增加，每年都会产生大量报废的磷酸钒锂电池，从而产生大量的正极废料。同时，在电池生产过程中的废浆料以及废极片也会产生大量的正极废料。因此，为了保护环境，降低生产成本，实现资源回收利用，回收正极废料中的磷酸钒锂非常必要。而关于磷酸钒锂正极材料的回收再利用方法的研究并未见诸于报道，因此，更要用战略性和前瞻性的眼光及态度对待回收再利用方法的研究。
技术实现思路
本专利技术要解决现有技术中没有废旧磷酸钒锂电极材料的回收再利用方法，而提供一种废旧Li3V2(PO4)3正极材料的回收再生方法。本专利技术废旧Li3V2(PO4)3正极材料的回收再生方法按以下步骤进行—、将废旧磷酸钒锂电池充分放电后，剥去电池外壳，分离出正极极片，然后将正极极片置于I 3mol/L的NaOH溶液中得到混合物，正极极片与NaOH溶液的比例为5g (50 200mL)，当正极极片上的铝箔完全溶解后，过滤混合物得到正极粉料；二、将步骤一得到的正极粉料在温度为400 500°C的氧化性气氛中保温I 5h，降至室温得到固体粉末；三、通过元素分析的方法测定步骤二得到的固体粉末中Li、V、P元素的含量，并采用碳硫仪测定碳含量，补加锂源、钒源和碳源，使固体粉末中Li、V、P、C的物质的量的比为(3 3. 2) 2 3 (I. 5 3)，然后将处理后的固体粉末溶于I 6mol/L的盐酸溶液中，在80°C下搅拌至水分蒸干，得到固体混合物；四、将步骤三得到的固体混合物在120°C的温度下真空干燥8h，然后在惰性气氛中、在温度为300°C的条件下保温4h，冷却至室温，得到前驱体，将前驱体在惰性气氛中、在温度为800 900°C的条件下煅烧11 13h，冷却至室温，得到锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)30本专利技术方法将得到的正极极片先用NaOH溶液溶解集流体铝箔，使铝以NaAlO2的形式进入溶液，而其他物质不溶于碱，残留在碱浸渣中，达到集流体铝箔与正极材料的初步分离，而碱浸液经过其他处理可以回收得到铝；通过氧化焙烧彻底去除废料中残留的碳材料等导电剂以及粘接剂，避免了导电剂对锂的消耗，从而可以进一步提高回收后的磷酸钒锂正极材料的容量；本专利技术通过分解和合成制成的磷酸钒锂材料晶体结构完整，杂相少，循环性能好。并且还原时还实现碳包覆，避免了常规回收方法对磷酸钒锂表面碳层的破坏，有利于提高磷酸钒锂回收料的导电性。 本专利技术的有益效果是本专利技术的回收方法，不仅可以回收未充放电的磷酸钒锂正极废料，更可以用于回收经过多次充放电循环的磷酸钒锂电池的正极废料。所需设备易得，工艺简单，操作容易，废旧正极材料可以100%回收，并且本专利技术工艺对环境无污染，可以用于工业化大批量回收处理废旧磷酸钒锂电池正极材料。本方法溶解正极材料中的铝箔反应时间短；充放电测试表明，回收得到的磷酸钒锂样品具有优良的电化学性能，在IC倍率充放电测试时首次放电比容量达到了 94mAh/g，50次循环之后容量保持率达到了 98. 4%。本专利技术用于废旧锂离子电池正极材料的回收再利用。附图说明图I是实施例一制得的Li3V2 (PO4) 3的X射线衍射谱图；图2是实施例一制得的Li3V2 (PO4) 3的扫描电镜照片；图3是实施例一制得的Li3V2(PO4)3的首次充放电曲线图；图4是实施例一制得的Li3V2(PO4)3的循环性能曲线图。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。具体实施方式一本实施方式废旧Li3V2 (PO4)3正极材料的回收再生方法按以下步骤进行一、将废旧磷酸钒锂电池充分放电后，剥去电池外壳，分离出正极极片，然后将正极极片置于I 3mol/L的NaOH溶液中得到混合物，正极极片与NaOH溶液的比例为5g (50 200mL)，当正极极片上的铝箔完全溶解后，过滤混合物得到正极粉料；二、将步骤一得到的正极粉料在温度为400 500°C的氧化性气氛中保温I 5h，降至室温得到固体粉末；三、通过元素分析的方法测定步骤二得到的固体粉末中Li、V、P元素的含量，并采用碳硫仪测定碳含量，补加锂源、钒源和碳源，使固体粉末中Li、V、P、C的物质的量的比为(3 3. 2) 2 3 (I. 5 3)，然后将处理后的固体粉末溶于I 6mol/L的盐酸溶液中，在80°C下搅拌至水分蒸干，得到固体混合物；四、将步骤三得到的固体混合物在120°C的温度下真空干燥8h，然后在惰性气氛中、在温度为300°C的条件下保温4h，冷却至室温，得到前驱体，将前驱体在惰性气氛中、在温度为800 900°C的条件下煅烧11 13h，冷却至室温，得到锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)30本实施方式的有益效果是本实施方式的回收方法，不仅可以回收未充放电的磷酸钒锂正极废料，更可以用于回收经过多次充放电循环的磷酸钒锂电池的正极废料。所需设备易得，工艺简单，操作容易，废旧正极材料可以100%回收，并且本实施方式工艺对环境无污染，可以用于工业化大批量回收处理废旧磷酸钒锂电池正极材料。本方法溶解正极材料中的铝箔反应时间短；充放电测试表明回收得到的磷酸钒锂样品具有优良的电化学性能，在IC倍率充放电测试时首次放电比容量达到了 94mAh/g，50次循环之后容量保持率达到了 98. 4%。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述的NaOH溶液的浓度为3mol/L，正极极片与NaOH溶液的比例为5g 50mL。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二中所述的氧化性气氛为干燥空气气氛、氧气和氮气中的一种或几种的混合。其它与具体实施方式一或二相同。本实施方式中，当氧化性气氛为几种的混合气氛时，各气氛采用任意比组合。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种废旧Li3V2 (PO4) 3正极材料的回收再生方法，其特征在于废旧Li3V2 (PO4) 3正极材料的回收再生方法按以下步骤进行 一、将废旧磷酸钒锂电池充分放电后，剥去电池外壳，分离出正极极片，然后将正极极片置于I 3mol/L的NaOH溶液中得到混合物，正极极片与NaOH溶液的比例为5g (50 200mL)，当正极极片上的铝箔完全溶解后，过滤混合物得到正极粉料； 二、将步骤一得到的正极粉料在温度为400 500°C的氧化性气氛中保温I 5h，降至室温得到固体粉末； 三、通过元素分析的方法测定步骤二得到的固体粉末中Li、V、P元素的含量，并采用碳硫仪测定碳含量，补加锂源、钒源和碳源，使固体粉末中Li、V、P、C的物质的量的比为(3 3.2) 2 3 (I. 5 3)，然后将处理后的固体粉末溶于I 6mol/L的盐酸溶液中，在80°C下搅拌至水分蒸干，得到固体混合物； 四、将步骤三得到的固体混合物在120°C的温度下真空干燥8h，然后在惰性气氛中、在温度为300°C的条件下保温4h，冷却至室温，得到前驱体，将前驱体在惰性气氛中、在温度为800 900°C的条件下煅烧11 13h，冷却至室温，得到锂离子电池正极材料Li3V2 (PO4) 3。2.根据权利要求I所述的一种废旧Li3V2(PO4)3正极材料的回收再生方法，其特征在于步骤一中所述的NaOH溶液的浓度为3mol/L，正极极片与NaOH溶液的比例为5g 50mL。3.根据权利要求2所述的一种废旧Li3V2(PO4)3正极材料的回收再生方法，其特征在于步骤二中所述的氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴长松，刘元龙，刘正，熊岳平，贾铮，赵力，路密，黄兵，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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