本發(fā)明涉及一種環(huán)保的磷酸鐵鋰的再生處理方法，屬于化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電動(dòng)汽車的最大優(yōu)勢(shì)是引領(lǐng)低碳化、信息化、智能化未來汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，在全生命周期內(nèi)比傳統(tǒng)汽車具有更好的能源和環(huán)境效益。正因如此，從應(yīng)對(duì)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、保護(hù)環(huán)境、培育未來科技競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)出發(fā)，主要發(fā)達(dá)國(guó)家都已將新能源汽車上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度，在技術(shù)、市場(chǎng)層面出臺(tái)了很多強(qiáng)力措施。
在此形勢(shì)下，我國(guó)近年來電動(dòng)汽車發(fā)展迅猛。據(jù)估計(jì)，到2020年，我國(guó)純電動(dòng)汽車的保有量達(dá)到1698萬輛，到2030年，我國(guó)純電動(dòng)汽車的保有量達(dá)到6859萬輛。其中，采用磷酸鐵鋰為正極的動(dòng)力電池占60％以上。磷酸鐵鋰動(dòng)力電池大量應(yīng)用，未來一定會(huì)產(chǎn)生大量的失效磷酸鐵鋰電池。而回收電池中的磷酸鐵鋰材料是一個(gè)資源再利用的問題。
研究表明，活性鋰離子的損失是造成磷酸鐵鋰動(dòng)力電池失效的最主要原因。一方面，以磷酸鐵鋰材料為正極的電池在化成時(shí)，磷酸鐵鋰中的鋰離子會(huì)遷移到負(fù)極中，然后再返回到正極，而至少有一部分的鋰元素會(huì)在這個(gè)過程中消耗掉，用于石墨負(fù)極的SEI膜形成。由于不同電池采用的石墨負(fù)極性能不同，導(dǎo)致鋰元素的消耗比例不相同；另一方面，由于電池制備工藝、使用條件及使用環(huán)境的差別，導(dǎo)致形成的SEI膜的質(zhì)量和穩(wěn)定性差，在隨后的充放電中，負(fù)極將會(huì)消耗更多的來自正極的鋰離子，導(dǎo)致電池容量下降，壽命終止。鑒于以上原因，原則上只要補(bǔ)充了鋰元素，失效電池中的磷酸鐵鋰材料就可以再利用。
本發(fā)明提供了一種環(huán)保的磷酸鐵鋰的再生處理方法，在再生處理磷酸鐵鋰的同時(shí)，回收磷酸鐵鋰材料中含有的電解液中的鋰、氟、磷等元素，使資源再利用，減少對(duì)環(huán)境的危害，保護(hù)環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
一種環(huán)保的磷酸鐵鋰的再生處理方法，其特征在于，處理步驟是：
1)拆解電池，取出正極片，機(jī)械粉碎，風(fēng)選出正極粉末；
2)把磷酸鐵鋰電極材料粉末在密閉爐中流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下加熱到250～280℃，保持1～2小時(shí)，然后冷卻到室溫取出，流出的氮?dú)馔ㄈ雺A液中吸收；
3)處理后的磷酸鐵鋰材料粉末，測(cè)量鋰元素和鐵元素的含量，計(jì)算出Li、Fe的摩爾比，以最終1∶1計(jì)算，用醋酸鋰和檸檬酸鋰的混合物來補(bǔ)充鋰的含量，然后在130～150℃保護(hù)氣氛下，熱處理3～5小時(shí)，冷卻降溫到80℃以下，取出，得到再生的磷酸鐵鋰；
所述的堿液是LiOH溶液，其中含有20％～50％的尿素，溫度在30～50℃。當(dāng)堿液出現(xiàn)結(jié)晶沉淀時(shí)，更換一批新的堿液。從換下的堿液中蒸發(fā)水份，得到結(jié)晶物L(fēng)iF和Li3PO4的混合物。
所述的醋酸鋰和檸檬酸鋰的摩爾比在1∶9～5∶5。
本方法制造的再生磷酸鐵鋰材料，其中含有磷酸鐵鋰、導(dǎo)電碳粉和聚偏氟乙烯粘接劑，使用時(shí)只需要加入N-甲基吡咯烷酮溶劑，即可以制成電極漿料加工成為電極。這樣使用很方便，并且原來電極中的物質(zhì)充分保持其價(jià)值，綠色環(huán)保。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
取拆解電池正極的磷酸鐵鋰材料粉末100g置于管式爐中，在流動(dòng)氮?dú)?純度99.99％)保護(hù)條件下加熱到250℃，保持2小時(shí)，冷卻到室溫取出，流出的氮?dú)馔ㄈ?0℃、含有20％尿素的LiOH溶液中吸收。測(cè)量處理后的磷酸鐵鋰粉末中的鋰元素含量3.74％、鐵元素含量35.4％，計(jì)算出Li∶Fe(摩爾比)＝0.85∶1，加入0.45g無水醋酸鋰(純度99.9％，上海中鋰實(shí)業(yè)有限公司)和12.94g檸檬酸鋰(純度99.9％，上海中鋰實(shí)業(yè)有限公司)，然后在130℃高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下，熱處理5小時(shí)，冷卻降溫到50℃取出，得到再生的磷酸鐵鋰材料。
取再生的磷酸鐵鋰材料10g，加入適量的NMP攪拌成漿料，涂覆在鋁箔上，經(jīng)干燥、對(duì)輥、沖成極片，以金屬鋰為負(fù)極，組裝成模擬電池。測(cè)得在0.2C放電倍率下，該材料的克容量為160mAh/g。
實(shí)施例2
取拆解電池正極的磷酸鐵鋰材料粉末100g置于管式爐中，在流動(dòng)氮?dú)?純度99.99％)保護(hù)條件下加熱到280℃，保持1小時(shí)，冷卻到室溫取出，流出的氮?dú)馔ㄈ?0℃、含有50％尿素的LiOH溶液中吸收。測(cè)量處理后的磷酸鐵鋰粉末中的鋰元素含量3.34％、鐵元素含量35.79％，計(jì)算出Li∶Fe(摩爾比)＝0.75∶1，加入3.80g無水醋酸鋰(純度99.9％，上海中鋰實(shí)業(yè)有限公司)和12.08g檸檬酸鋰，然后在150℃高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下，熱處理3小時(shí)，冷卻降溫到40℃取出，得到再生的磷酸鐵鋰材料。
取再生的磷酸鐵鋰材料10g，加入適量的NMP攪拌成漿料，涂覆在鋁箔上，經(jīng)干燥、對(duì)輥、沖成極片，以金屬鋰為負(fù)極，組裝成模擬電池。測(cè)得在0.2C放電倍率下，該材料的克容量為157mAh/g。