一种废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法与流程

本发明涉及废旧电池资源化，更具体地，涉及一种废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法。

背景技术：

1、锂电池应用广泛，产量和消费量逐年攀升，随着报废量的不断增加，给环境造成巨大压力。锂电池中含有的铜、钴、镍、锰、锂等金属类化学物质，尤其是钴、镍、铜等重金属在环境中具有累积效应，通过生物链进入土壤和地下水源最终会危害人类健康，具有极大的危害性。此外，锂电池所含的电解质、碳酸脂类等有机物质，容易产生二次污染问题。lipf6稳定性较差，分解出有毒产物pf5，且lipf6易与水发生水解生成hf。碳酸酯类电解液进入土壤、地下水源和大气会引发有机物污染。动力锂电池回收需要企业有“无害化”处理能力和“资源化”生产技术，实现废旧电池循环利用的目标。废旧锂电池包中的塑料或金属、以及正负极粉均具有回收价值。

2、中国专利cn114204150a公开了一种磷酸铁锂正极片回收磷酸铁锂正极材料的方法，通过粉碎、煅烧、剥离、一次除磁、二次粉碎、二次除磁得到磷酸铁锂粉末，回收率可达83.67％。该方法工艺复杂，且回收率低。中国专利cn 108550940a公开了一种废旧锂离子电池磷酸铁锂正极材料的资源化回收再利用方法，通过破碎使得铝箔和正极材料分离，但其中的粘接剂等未做处理，影响正极材料再生的性能。

3、因此，必须开发出新的回收体系和方法，通过高效剥离，降低杂质，并提高磷酸铁锂再生性能。

技术实现思路

1、基于现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法。通过低温预处理-研磨浮选-强力磁选-压滤-配料(补锂、磷)-喷雾干燥-高温固相烧结-气流粉碎-批混除磁包装制备而成磷酸铁锂正极材料，晶粒圆润、杂质含量低，粒度分布窄，倍率、高温性能好，扣电放电容量和效率高。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法，其包括如下步骤：

4、1)撕碎-低温预处理：

5、将废旧磷酸铁锂正极片经撕碎后，进行低温预处理去除极片中粘结剂和pvdf；

6、所述低温预处理温度为200-500℃，时间为0.5-4h。

7、2)研磨浮选-强力磁选：

8、步骤1)所得撕碎-低温预处理得到铝箔和极片通过螺旋喂料进入研磨设备中，粗磨0.5～3h至粒径d50＝1.5～2.5μm；然后进行细磨0.5～3h至粒径d50＝0.6～1.5μm；再次经过精磨0.5～3h至粒径d50＝0.2～0.6μm；研磨完成后进行浮选机中，磁化分离铝箔；

9、3)板框压滤：

10、将步骤2)所得浆料通过料浆泵输送至板框压滤机中，压力机滤布材质丙纶108c，滤布透气率6％，洗涤纯水量为每批次进料量的1/10-1倍，洗涤时间20-100min，过滤压力为0.4-0.8mpa，水压榨压力为0.4-0.8mpa，水压时间为200-600s，通过压力洗涤去除料浆中杂质

11、4)配料补锂、磷：

12、将步骤3)所得浆料通过料浆泵输送至浆料储罐中，进行配料，按照fe/p摩尔比0.965-0.975加入磷酸、按照li比fe/p摩尔在1-1.04之间加入碳酸锂，搅拌1h得到混合浆料；

13、5)离心喷雾干燥：

14、将步骤4)所得浆料通过料浆泵输送至离心式喷雾干燥塔中，通过雾化器进行离心雾化，即获得喷雾干燥磷酸铁锂前驱体粉末；

15、6)高温固相烧结：

16、将步骤5)所得喷雾干燥磷酸铁锂前驱体粉末装入石墨匣钵，在氮气保护气氛炉内进行烧结，烧结温度700-750℃，烧结时间10-14h，炉内氧含量≤15ppm，烧结完成得到烧结磷酸铁锂正极材料；

17、7)气流粉碎：

18、将步骤6)所得烧结磷酸铁锂正极材料，通过正压输送至流化床式气流粉碎机中，物料通过高速气流相互撞击，粉碎得d50＝0.9-1.2μm的磷酸铁锂正极材料。

19、8)批混、除磁、包装：

20、将步骤7)所得粉碎磷酸铁锂正极材料，经批混、过筛、除磁、包装，得到烧结磷酸铁锂正极材料。

21、进一步地，所述撕碎具体为将正极片撕碎成长宽30×40mm块状极片。

22、进一步地，所述撕碎通过撕碎机进行。

23、进一步地，所述低温预处理的设备为回转窑、推板炉、辊道窑、钢带炉、网带炉中的任意一种。

24、进一步地，所述研磨设备为砂磨机、球磨机、棒磨机中的任意一种。

25、进一步地，所述离心雾化具体为：离心机转速20000rmp，喷雾干燥进风温度260℃，出口温度105℃，塔内压力-20～-5pa，给料量2m3/h。

26、进一步地，所述粉碎具体为：粉碎气露点≤-60℃，研磨压力0.12mpa，喂料频率30hz，分级频率45hz，粉碎完成得到粉碎

27、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

28、1、本发明研磨浮选-强力磁选-板框压滤-过滤搅拌干燥高效剥离正极磷酸铁锂和al箔，使得正极磷酸铁锂黑粉回收率达99.8％以上，黑粉中al含量≤0.03％，al回收率99.99％，实现高效剥离。

29、2、本发明通过多道研磨浮选，实现磷酸铁锂分子水平的均匀混合，各组元均匀分布，不产生成分偏析，通过补充锂、补磷实现再生与原生性能无限逼近。

30、3、本发明在剥离黑粉的基础上，通过砂磨-喷雾-烧结-粉碎-除磁，缩短工艺流程，极大降低成本，为磷酸铁锂实现绿色、高效回收提供解决方案。

31、4、本发明流程短，修复的磷酸铁锂黑粉性能达到车规级磷酸铁锂正极性能要求，为未来解决磷酸铁锂电池再利用和极片再生提供了思路。

技术特征：

1.一种废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法，其特征在于，所述撕碎具体为将正极片撕碎成长宽30×40mm块状极片。

3.根据权利要求2所述的废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法，其特征在于，所述撕碎通过撕碎机进行。

4.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法，其特征在于，所述低温预处理温度为200-500℃，时间为0.5-4h。

5.根据权利要求4所述的废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法，其特征在于，所述低温预处理的设备为回转窑、推板炉、辊道窑、钢带炉、网带炉中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法，其特征在于，所述研磨设备为砂磨机、球磨机、棒磨机中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法，其特征在于，所述离心雾化具体为：离心机转速20000rmp，喷雾干燥进风温度260℃，出口温度105℃，塔内压力-20～-5pa，给料量2m3/h。

8.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法，其特征在于，所述粉碎具体为：粉碎气露点≤-60℃，研磨压力0.12mpa，喂料频率30hz，分级频率45hz，粉碎完成得到粉碎。

技术总结本发明涉及废旧电池资源化技术领域，公开了一种废旧磷酸铁锂正极片资源化利用的方法。通过低温预处理‑研磨浮选‑强力磁选‑压滤‑配料(补锂、磷)‑喷雾干燥‑高温固相烧结‑气流粉碎‑批混除磁包装制备而成磷酸铁锂正极材料，晶粒圆润、杂质含量低，粒度分布窄，倍率、高温性能好，扣电放电容量和效率高。本发明提供的方法，对铝箔的回收率达99.8％，黑粉回收率达99.9％，且黑粉中Al含量≤0.003％，修复后的磷酸铁锂正极材料达到了车规级性能标准。技术研发人员：朱二涛,戴煜,谭兴龙,周强,蒋振宇,倪俊,王艳艳受保护的技术使用者：湖南顶立科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25