CN103474721B - 一种LiFePO4电池负极材料的回收方法 - Google Patents

一种LiFePO4电池负极材料的回收方法 Download PDF

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Abstract

一种LiFePO4电池负极材料的回收方法：a、将LiFePO4电池放电后去除外壳，分离正、负极和隔膜；b、将隔膜完全浸没在水中浸泡10min-1h，手动搓洗隔膜或搅拌器搅拌水溶液3min-20min，取出隔膜；c、将负极片完全浸没于上述水溶液中，手动搓洗负极片或搅拌器搅拌水溶液3min-1h，铜箔集流体与表面导电剂分离后，取出铜箔，打捞回收导电剂；d、过滤水溶液，加热滤液至80-100℃，在每1L滤液中加入30-200mL质量浓度为10-30%的Na2CO3溶液，反应10min-2h，过滤，沸水洗涤滤饼1-5次、每次用沸水10-50mL，干燥即可得到纯净的Li2CO3产品，将滤液回收利用。

Description

一种LiFePO4电池负极材料的回收方法
技术领域
本发明内容属于废旧电池回收处理技术领域，具体涉及一种对LiFePO4电池负极的铜箔集流体、导电剂以及在负极析出的锂的回收方法。
背景技术
随着电动汽车的推广与使用，报废的动力电池越来越多；随之而来的问题是废旧动力电池的回收与处理。电动汽车用动力电池中含有铅、镍、钴、锂等金属材料和电解液，因此，废动力电池是一种宝贵的城市矿产。一旦废弃的电池不能得到有效地回收处理，不仅造成资源的浪费，也会对环境产生一定的污染。因此，必须对废旧动力电池进行回收处理。
由于LiFePO4动力电池的性能稳定，近年来被广泛使用。若要对大量报废的LiFePO4电池进行资源化处理，其中重要的一步是对负极的集流体铜箔和其表面的导电剂进行回收。不仅如此，随着电池长时间的使用，或电池出现短路、鼓胀、软包等现象时，在充放电过程中，部分锂离子不能正常回到正极，残留在负极材料或隔膜上。而电池回收处理时不对其进行处理亦会造成部分锂资源的浪费。关于LiFePO4电池的回收，中国专利文献CN101847763A（申请号201010148325.6）、CN102664294A（申请号201210152784.0）用有机溶剂、碱溶解电芯，筛分分离活性物质和铜、铝，分别熔炼提取铜、铝以及烧结活性物质得LiFePO4等。在这些方法中，正负极混合在一起处理，通过破碎筛分后得到的铜箔集流体并不纯，仍需要依靠火法，高温烧失残余的导电剂后，得到铜箔产品。不仅分离步骤复杂，还可能造成一定的环境污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，回收LiFePO4电池放电后，残留在负极材料或隔膜上的锂离子，并且回收负极铜箔和导电剂。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种LiFePO4电池负极材料的回收方法，包括以下步骤：
a、将LiFePO4电池放电后去除外壳，分离正、负极和隔膜；
b、将隔膜完全浸没在水中浸泡10min-1h，手动搓洗隔膜或搅拌器搅拌水溶液3min-20min，取出隔膜；
c、将负极片完全浸没于上述水溶液中，手动搓洗负极片或搅拌器搅拌水溶液3min-1h，铜箔集流体与表面导电剂分离后，取出铜箔，导电剂沉到水底，打捞回收；
d、测定上述水溶液的锂离子浓度≥14g/L时，过滤水溶液，加热滤液至80-100℃，在每1L上述溶液中加入30-200mL质量浓度为10-30%的Na2CO3溶液，反应10min-2h，过滤，沸水洗涤滤饼1-5次、每次用沸水10-50mL，然后将滤饼干燥即可得到纯净的Li2CO3产品，将滤液回收再用于隔膜、负极的清洗；若测定c步骤中得到的水溶液锂离子浓度＜14g/L时，则在该水溶液中继续进行步骤b和步骤c的过程。
上述步骤b和c中所述的搅拌器搅拌转速优选为60-200r/min。
所述LiFePO4电池可以是铝塑软包、钢壳、铝壳等种类电池。
本发明产生的有益效果是，1）实现对隔膜、负极上残留锂离子的有效回收，避免锂资源浪费与污染环境。2）便捷高效的一步回收法回收了负极铜箔和导电剂，铜箔无需其他处理步骤可直接回收利用；3）回收水溶液可多次反复利用，更加节能降耗和环保。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明方法做进一步详细说明，但本发明保护范围不限于此。
实施例1
一种LiFePO4电池负极材料的回收方法，包括以下步骤：
a、将1个LiFePO4电池（容量20Ah，电压3.2V）放电后去除外壳，分离正、负极和隔膜；
b、将隔膜完全浸没在体积1L水中浸泡10min，手动搓洗隔膜3min后，取出隔膜；
c、将电池所有负极片完全浸没于上述水溶液中，手动搓洗负极片3min。铜箔集流体与表面导电剂分离后，取出铜箔。导电剂沉到水底，打捞回收；
d、此时，（离子浓度采用等离子体发射光谱仪-ICP测试）测定上述水溶液的锂离子浓度为2.91g/L(＜14g/L)，应继续将水溶液进行清洗隔膜、负极处理；继续拆解4个铝塑软包LiFePO4电池，将负极片完全浸没于c步骤所得水溶液中，手动搓洗负极片3min。铜箔集流体与表面导电剂分离后，取出铜箔。导电剂沉到水底，打捞回收；此时，（离子浓度采用等离子体发射光谱仪-ICP测试）测定上述水溶液的锂离子浓度为14.2g/L，过滤水溶液，加热滤液至90℃，加入115mL质量浓度为20%的Na2CO3溶液，反应1h，过滤，沸水洗涤滤饼3次、每次用沸水20mL，得到纯净的Li2CO3产品68.1g，锂的回收率90.7%。依据GB/T11064.1-89测试Li2CO3纯度为98.7%。滤液回收再用于隔膜、负极的清洗。
实施例2
a、将10个钢壳LiFePO4电池（容量18Ah，电压3.2V）放电后去除外壳，分离正、负极和隔膜；
b、将隔膜完全浸没在2L的水中浸泡10min，搅拌器搅拌水溶液3min，搅拌器转速为60r/min，取出隔膜；
c、将所有负极片依次完全浸没于上述水溶液中，搅拌器搅拌水溶液3min，搅拌器转速60r/min。铜箔集流体与表面导电剂分离后，取出铜箔，导电剂沉到水底，打捞回收；
d、（离子浓度采用等离子体发射光谱仪-ICP测试）测定上述水溶液的锂离子浓度为15g/L，过滤水溶液，加热滤液至80℃，加入60mL质量浓度为10%的Na2CO3溶液，反应10min，过滤，用50mL沸水洗涤滤饼1次，得到纯净的Li2CO3产品142.9g，产率90.1%。依据GB/T11064.1-89测试Li2CO3纯度为95.0%。滤液回收再用于隔膜、负极的清洗。
实施例3
a、将100个铝壳LiFePO4电池（容量15Ah，电压3.2V）放电后去除外壳，分离正、负极和隔膜；
b、将隔膜完全浸没在体积为30L的水中浸泡1h，机械搅拌水溶液20min，转速200r/min，取出隔膜；
c、将负极片依次完全浸没于上述水溶液中，机械搅拌水溶液1h,转速200r/min。铜箔集流体与表面导电剂分离，取出铜箔。导电剂沉到水底，打捞回收；
d、每1L水处理负极约为700g，（离子浓度采用等离子体发射光谱仪-ICP测试）测定上述水溶液的锂离子浓度16.7g/L，过滤水溶液，加热滤液至100℃，加入6L质量浓度为30%的Na2CO3溶液，反应2h，过滤，沸水洗涤滤饼5次、每次用沸水50mL，得到纯净的Li2CO3产品2.4kg，产率91.5%。依据GB/T11064.1-89测试Li2CO3纯度为99.3%。滤液回收再用于隔膜、负极的清洗。

Claims (3)

1.一种LiFePO4电池负极材料的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将LiFePO4电池放电后去除外壳，分离正、负极和隔膜；
b、将隔膜完全浸没在水中浸泡10min-1h，手动搓洗隔膜或搅拌器搅拌水溶液3min-20min，取出隔膜；
c、将负极片完全浸没于上述水溶液中，手动搓洗负极片或搅拌器搅拌水溶液3min-1h，铜箔集流体与表面导电剂分离后，取出铜箔，导电剂沉到水底，打捞回收；
d、测定上述水溶液的锂离子浓度≥14g/L时，过滤水溶液，加热滤液至80-100℃，在每1L滤液中加入30-200mL质量浓度为10-30%的Na2CO3溶液，反应10min-2h，过滤，沸水洗涤滤饼1-5次、每次用沸水10-50mL，然后将滤饼干燥即可得到纯净的Li2CO3产品，将滤液回收再用于隔膜、负极的清洗；若测定c步骤中得到的水溶液锂离子浓度＜14g/L时，则在该水溶液中继续进行步骤b和步骤c的过程。
2.如权利要求1所述的LiFePO4电池负极材料的回收方法，其特征在于，步骤b和c中所述的搅拌器转速为60-200r/min。
3.如权利要求1或2所述的LiFePO4电池负极材料的回收方法，其特征在于，所述LiFePO4电池是铝塑软包、钢壳或铝壳电池。
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