CN105024106B - 一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法 - Google Patents

一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法，具体包括以下步骤：将废旧锂离子电池进行放电，拆解去除壳体后得到电池内芯；将得到的电池内芯浸入有机溶剂中去除电解液；将去除电解液的电池内芯破碎成2～4cm的碎片；待有机溶剂挥发后将内芯碎片浸入水中，下将正、负极料与铝箔、铜箔集流体分离，后去除集流体及隔膜，过滤得到正、负极混合料；将得到的正、负极混料进行焙烧，后用无机酸进行浸出，过滤得到浸出液；向浸出液中滴加适量过氧化氢，之后再滴加适量氨水，此过程不断有沉淀生成，最终加至pH在2～4，过滤、洗涤、干燥得到磷酸铁，本发明实现废旧锂离子电池和报废极片的回收，进行资源再利用。

Description

一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体是一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法。
背景技术
随着社会不断发展，气候、能源和环境问题的出现，人们对纯电动汽车和混合动力电动汽车的需求不断增加，也就意味着对动力锂离子电池的需求不断增加。但是，锂离子电池的使用寿命只有5～8年，所以未来会有大量电池被替换下来成为废旧电池。但是，废旧电池中除了有价值金属外，还有很多有害物质，例如电解液中的有机溶剂、六氟磷酸锂等，如果处理不当不仅会造成资源的浪费，还会造成环境污染，所以恰当的处理废旧电池并回收其中的有价值资源至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法。
本发明从废旧锂离子电池及报废正极片中回收制备磷酸铁的方法，包括如下步骤：
(1)、将废旧锂离子电池进行放电，后拆解去除壳体后得到电池内芯；
(2)、将步骤(1)得到的电池内芯浸入有机溶剂中去除电解液；
(3)、将步骤(2)的内芯破碎成2～4cm大小的碎片，待碎片上的有机溶剂挥发后浸入一定体积的水中，在机械搅拌条件下将正、负极料与铝箔、铜箔集流体分离，后去除集流体及隔膜，过滤得到正、负极混合料；
(4)、将步骤(3)得到的正、负极混料在一定温度下焙烧一定时间，后用无机酸进行浸出，过滤得到浸出液；
(5)、在搅拌条件下，向步骤(4)得到的浸出液中滴加过量过氧化氢，之后再滴加适量氨水，此过程不断有沉淀生成，最终至pH为2～4，然后过滤、洗涤、干燥得到磷酸铁。对于生产过程中产生的报废正极片直接破碎成2～4cm大小的碎片，之后用上述同样方法进行处理。
优选的，所述废旧锂离子电池为磷酸铁锂电池；所述报废正极片为磷酸铁锂正极片。
所述步骤(2)中所用有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙脂中的一种或多种，由于碳酸二甲酯具有无毒、环保性能优异等特点作为优选所用有机溶剂为碳酸二甲酯。
作为优选，所述步骤(3)中内芯碎片与水的固液比为1g/(10～80)mL。
作为优选，所述步骤(4)中的焙烧温度为300～500℃。
作为优选，所述步骤(4)中的焙烧时间为10～30min。
所述步骤(4)中所用无机酸为盐酸、硫酸中的一种或者两者混合。
其中，所述步骤(5)中所加过量过氧化氢目的是为了使Fe2+完全转化成Fe3+，过氧化氢过量为5％～15％。
本发明的有益效果：
本发明一方面解决了废旧锂离子电池及报废极片的回收问题，另一方面回收制备的磷酸铁可作为原材料重新合成新的磷酸铁锂材料，并可再次制备成电池，实现了资源循环利用。
附图说明
图1为本发明回收制备的磷酸铁的扫面电子显微镜图。
图2为本发明回收制备的磷酸铁的X射线能谱图。
图3为本发明回收制备的磷酸铁的X射线衍射图。
具体实施方式
本发明公开一种从废旧磷酸铁锂电池及报废磷酸铁锂正极片中回收磷酸铁的方法，包括如下步骤：
(1)、将废旧锂离子电池进行放电，后拆解去除壳体后得到电池内芯；
(2)、将步骤(1)得到的电池内芯浸入碳酸二甲酯有机溶剂中去除电解液；
(3)、将步骤(2)的内芯破碎成2～4cm大小的碎片，待碎片上的碳酸二甲酯挥发后按固液比为1g/(10～80)mL浸入水中，在机械搅拌条件下将正、负极料与铝箔、铜箔集流体分离，后去除集流体及隔膜，过滤得到正、负极混合料；
(4)、将步骤(3)得到的正、负极混料在300～500℃温度下焙烧10～30min，后用盐酸或硫酸或二者混合酸进行浸出，过滤得到浸出液；
(5)、在搅拌条件下，向步骤(4)得到的浸出液中滴加过量过氧化氢，之后再滴加适量氨水，此过程不断有沉淀生成，最终至pH为2～4，然后过滤、洗涤、干燥得到磷酸铁。
步骤(1)到(5)是从废旧电池中回收制备磷酸铁的方法，对于生产过程中产生的报废正极片则直接破碎成2～4cm大小的碎片，之后从步骤(3)开始进行处理。
本发明制备的磷酸铁见附图1～3。以下结合具体实施例：
实施例1
将废旧锂离子电池进行放电，拆解去除壳体得到电池内芯，后将电池内芯浸入碳酸二甲酯中去除电解液；后把内芯破碎成约4cm大小的碎片，待碎片上的碳酸二甲酯挥发后浸入1L水中，在机械搅拌条件下将正、负极料与铝箔、铜箔集流体分离，后去除集流体及隔膜，过滤得到正、负极混合料69.5g；将正、负极混料在400℃温度下焙烧15min，后用盐酸进行浸出，过滤得到浸出液；在搅拌条件下，向浸出液中滴加2mL过氧化氢，之后再滴加适量氨水至pH为2，然后过滤、洗涤、干燥得到磷酸铁38.2g。
实施例2
取生产过程中产生报废正极片，破碎成2cm大小的碎片，浸入1.1L水中，在机械搅拌条件下将正极料与铝箔集流体分离，后去除集流体及隔膜，过滤得到正极料89.2g；将正极料在450℃温度下焙烧12min，后用硫酸进行浸出，过滤得到浸出液；在搅拌条件下，向浸出液中滴加3.5mL过氧化氢，之后再滴加适量氨水至pH为3，然后过滤、洗涤、干燥得到磷酸铁72.7g。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、将废旧锂离子电池进行放电，后拆解去除壳体后得到电池内芯；
(2)、将步骤(1)得到的电池内芯浸入有机溶剂中去除电解液；
(3)、将步骤(2)的内芯破碎成2～4cm大小的碎片，待碎片上的有机溶剂挥发后浸入一定体积的水中，在机械搅拌条件下将正、负极料与铝箔、铜箔集流体分离，后去除集流体及隔膜，过滤得到正、负极混合料；
(4)、将步骤(3)得到的正、负极混料在一定温度下焙烧一定时间，后用无机酸进行浸出，过滤得到浸出液；
(5)、在搅拌条件下，向步骤(4)得到的浸出液中滴加过量过氧化氢，之后再滴加适量氨水，此过程不断有沉淀生成，最终至pH为2～4，然后过滤、洗涤、干燥得到磷酸铁；对于生产过程中产生的报废正极片直接破碎成2～4cm大小的碎片，之后用上述同样方法进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池为磷酸铁锂电池；所述报废正极片为磷酸铁锂正极片。
3.根据权利要求1所述的一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所用有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中内芯碎片与水的固液比为1g/(10～80)mL。
5.根据权利要求1所述的一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的焙烧温度为300～500℃。
6.根据权利要求1所述的一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的焙烧时间为10～30min。
7.根据权利要求1所述的一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(4)中所用无机酸为盐酸、硫酸中的一种或者两者混合。
8.根据权利要求1所述的一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(5)中过氧化氢过量为5％～15％。
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