一种将废电池正极片加工为LiFePO4成品的方法与流程

本发明涉及锂离子电池领域，具体为一种将废电池正极片加工为lifepo4成品的方法。

背景技术：

锂离子电池具有工作电压高，工作寿命长，自放电效应小。能量密度高等优点被广泛应用在各种电子产品和储能装置。lifepo4因为具有原料丰富、价格低廉、环境友好、循环性能好、安全性高等特点，被认为是理想的新一代锂离子电池正极材料。由于lifepo4具有的优良特点，广大科研人员努力提高其应用水平，并产业化生产。随着磷酸铁锂动力电池的大规模应用，可以预测，在不久的将来定会产生大量的废旧电池。如果废旧电池得不到及时的处理。会因长期腐蚀而破损，导致重金属、酸、碱泄漏。造成环境污染。如何最大限度地进行无害化处理，实现对废旧电他的“绿色”回收成为人类必须解决的问题。磷酸铁锂正极材料具有材料来源广泛，价格便宜等特点，如果按照通常废旧电池处理思路和方法，只是将电极材料中锂、铁等金属元素进行分离提纯变成基本化工原料，而不是针对具体的应用要求，对回收的产物加以合理利用，在经济上显然没有优势。如果回收废旧电池中的有用材料，并将之作为生产原料，运用于电池再生产中，不仅可以为国家节约了资源，更能产生很好的经济效益。

所以，如何设计一种将废电池正极片加工为lifepo4成品的方法，成为我们当前要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种将废电池正极片加工为lifepo4成品的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种将废电池正极片加工为lifepo4成品的方法，包括如下步骤：

1）废旧磷酸铁锂电池处理：将废旧磷酸铁锂电池在充放电仪上放电至1.8v进行完全放电，借助钢锯或剪切机拆开电池外包装，取出电芯，并拆解，分选出含有铝箔集流体的正极片，裁剪成6×4cm²的小片卷绕，备用；

2）正极片处理：将正极片在n2的保护下400℃下保温2h，以除去电解液、pvdf等杂质，保温后将正极片取出，展开，由于粘接剂的去除，废旧正极材料从铝箔上自动脱落，残余的废料通过筛分进一步分离后回收，铝箔经过清洗后回收，收集正极材料研磨粉碎后备用；

3）粗品lifepo4成型：将研磨粉碎的正极材料放入高温炉中在600℃下煅烧4h，以除去正极材料中的活性炭等杂质并被氧化成砖红色物质，然后以乙醇作为分散剂，分别向正极材料中加入10%摩尔比的li2co3和25%摩尔质量比的葡萄糖，通过湿法球磨混合均匀后在管式炉中、n2的保护下进行焙烧，焙烧方式为：从室温升至350℃，恒温4h，然后升温至650℃，恒温9h得到粗品lifepo4；

4）粗品lifepo4提炼：将粗品lifepo4加入到管式真空炉中，通过加入o2和ti氧化物催化，高温煅烧产生fe2o3、fepo4、li3po4，高温煅烧的方式为：在300-550℃下煅烧4h，然后在加入c和li及配方溶液混合后进行加热干燥，最终得到合成的lifepo4成品。

根据上述技术方案，所述配方溶液包括以下重量份的原料：葡萄糖5-9份、柠檬酸1-5份和高纯度磷酸2-3份。

根据上述技术方案，所述柠檬酸的制备方法为首先将柠檬酸发酵清液与碳酸钙或氢氧化钙接触反应，接触反应的条件使发酵清液中的柠檬酸转化为柠檬酸氢钙，将得到的浆液进行固液分离，得到固相柠檬酸氢钙和第一液相；接着将得到的固相柠檬酸氢钙酸解得到柠檬酸；最后再将得到的第一液相与碳酸钙或氢氧化钙接触反应，接触反应的条件使得第一液相中溶解的柠檬酸氢钙转化为柠檬酸钙，将得到的浆液进行固液分离，得到固相柠檬酸钙和第二液相，并将柠檬酸钙酸解得到柠檬酸。

根据上述技术方案，所述葡萄糖的制备方法为首先以淀粉乳为原料，经调浆、液化、糖化后制得葡萄糖糖化液；接着对葡萄糖糖化液进行过滤、脱色、离交等精制后，将精制糖化液蒸发至干物50-70％；再将脱气后，在60-80℃下进入模拟移动床色谱分离系统进行色谱分离，色谱分离的条件为，分离温度60-80℃，系统压力0.9-1.2mpa，进料流量8-40ml/min，洗脱剂流量60-120ml/min；最后得到色谱分离的两部分产品，其中葡萄糖含量高于99％的葡萄糖部分，既可以用来生产结晶葡萄糖，又可以用来生产结晶果糖；多糖含量小于等于70％的低聚糖部分。

根据上述技术方案，所述高纯度磷酸的制备方法为首先将原料磷酸送入反应釜，通过射流器，边循环磷酸边加入与磷酸质量比为2-5:100的药剂，在60℃-75℃温度下，反应0.5h-1.5h，制得混合液；所述药剂选自异戊醇、聚乙烯醇、磷酸酯tbp、二烷基膦酸、硫代膦酸、烷基膦酸酯、r-n-s-ch2cooh树脂、pvdf接枝树脂、聚乙二醇-膜板树脂c3h8os2、(c6h5)2c12h6n2、c9h17f6n2p或c6h11f6n2p中的两种或多种；最后将上述步骤中所得混合物进行吸附萃取，静置0.5h后固液分离，制得高纯度磷酸。

根据上述技术方案，所述步骤4）中干燥温度为60-80℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明工艺流程简单方便，能够有效提升lifepo4的成品速度，提升企业的生产效益，同时可以是资源进行重复利用，有效提升资源的利用率。

附图说明

图1是本发明的lifepo4成品的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1，本发明提供一种将废电池正极片加工为lifepo4成品的方法，包括如下步骤：

1）废旧磷酸铁锂电池处理：将废旧磷酸铁锂电池在充放电仪上放电至1.8v进行完全放电，借助钢锯或剪切机拆开电池外包装，取出电芯，并拆解，分选出含有铝箔集流体的正极片，裁剪成6×4cm²的小片卷绕，备用；

2）正极片处理：将正极片在n2的保护下400℃下保温2h，以除去电解液、pvdf等杂质，保温后将正极片取出，展开，由于粘接剂的去除，废旧正极材料从铝箔上自动脱落，残余的废料通过筛分进一步分离后回收，铝箔经过清洗后回收，收集正极材料研磨粉碎后备用；

3）粗品lifepo4成型：将研磨粉碎的正极材料放入高温炉中在600℃下煅烧4h，以除去正极材料中的活性炭等杂质并被氧化成砖红色物质，然后以乙醇作为分散剂，分别向正极材料中加入10%摩尔比的li2co3和25%摩尔质量比的葡萄糖，通过湿法球磨混合均匀后在管式炉中、n2的保护下进行焙烧，焙烧方式为：从室温升至350℃，恒温4h，然后升温至650℃，恒温9h得到粗品lifepo4；

4）粗品lifepo4提炼：将粗品lifepo4加入到管式真空炉中，通过加入o2和ti氧化物催化，高温煅烧产生fe2o3、fepo4、li3po4，高温煅烧的方式为：在300-550℃下煅烧4h，然后在加入c和li及配方溶液混合后进行加热干燥，最终得到合成的lifepo4成品。

根据上述技术方案，配方溶液包括以下重量份的原料：葡萄糖5份、柠檬酸1份和高纯度磷酸2份。

根据上述技术方案，柠檬酸的制备方法为首先将柠檬酸发酵清液与碳酸钙或氢氧化钙接触反应，接触反应的条件使发酵清液中的柠檬酸转化为柠檬酸氢钙，将得到的浆液进行固液分离，得到固相柠檬酸氢钙和第一液相；接着将得到的固相柠檬酸氢钙酸解得到柠檬酸；最后再将得到的第一液相与碳酸钙或氢氧化钙接触反应，接触反应的条件使得第一液相中溶解的柠檬酸氢钙转化为柠檬酸钙，将得到的浆液进行固液分离，得到固相柠檬酸钙和第二液相，并将柠檬酸钙酸解得到柠檬酸。

根据上述技术方案，葡萄糖的制备方法为首先以淀粉乳为原料，经调浆、液化、糖化后制得葡萄糖糖化液；接着对葡萄糖糖化液进行过滤、脱色、离交等精制后，将精制糖化液蒸发至干物50-70％；再将脱气后，在60-80℃下进入模拟移动床色谱分离系统进行色谱分离，色谱分离的条件为，分离温度60-80℃，系统压力0.9-1.2mpa，进料流量8-40ml/min，洗脱剂流量60-120ml/min；最后得到色谱分离的两部分产品，其中葡萄糖含量高于99％的葡萄糖部分，既可以用来生产结晶葡萄糖，又可以用来生产结晶果糖；多糖含量小于等于70％的低聚糖部分。

根据上述技术方案，高纯度磷酸的制备方法为首先将原料磷酸送入反应釜，通过射流器，边循环磷酸边加入与磷酸质量比为2-5:100的药剂，在60℃-75℃温度下，反应0.5h-1.5h，制得混合液；药剂选自异戊醇、聚乙烯醇、磷酸酯tbp、二烷基膦酸、硫代膦酸、烷基膦酸酯、r-n-s-ch2cooh树脂、pvdf接枝树脂、聚乙二醇-膜板树脂c3h8os2、(c6h5)2c12h6n2、c9h17f6n2p或c6h11f6n2p中的两种或多种；最后将上述步骤中所得混合物进行吸附萃取，静置0.5h后固液分离，制得高纯度磷酸。

根据上述技术方案，步骤4）中干燥温度为60-80℃。

实施例2：请参阅图1，本发明提供一种将废电池正极片加工为lifepo4成品的方法，包括如下步骤：

1）废旧磷酸铁锂电池处理：将废旧磷酸铁锂电池在充放电仪上放电至1.8v进行完全放电，借助钢锯或剪切机拆开电池外包装，取出电芯，并拆解，分选出含有铝箔集流体的正极片，裁剪成6×4cm²的小片卷绕，备用；

2）正极片处理：将正极片在n2的保护下400℃下保温2h，以除去电解液、pvdf等杂质，保温后将正极片取出，展开，由于粘接剂的去除，废旧正极材料从铝箔上自动脱落，残余的废料通过筛分进一步分离后回收，铝箔经过清洗后回收，收集正极材料研磨粉碎后备用；

3）粗品lifepo4成型：将研磨粉碎的正极材料放入高温炉中在600℃下煅烧4h，以除去正极材料中的活性炭等杂质并被氧化成砖红色物质，然后以乙醇作为分散剂，分别向正极材料中加入10%摩尔比的li2co3和25%摩尔质量比的葡萄糖，通过湿法球磨混合均匀后在管式炉中、n2的保护下进行焙烧，焙烧方式为：从室温升至350℃，恒温4h，然后升温至650℃，恒温9h得到粗品lifepo4；

4）粗品lifepo4提炼：将粗品lifepo4加入到管式真空炉中，通过加入o2和ti氧化物催化，高温煅烧产生fe2o3、fepo4、li3po4，高温煅烧的方式为：在300-550℃下煅烧4h，然后在加入c和li及配方溶液混合后进行加热干燥，最终得到合成的lifepo4成品。

根据上述技术方案，配方溶液包括以下重量份的原料：葡萄糖:9份、柠檬酸5份和高纯度磷酸3份。

根据上述技术方案，柠檬酸的制备方法为首先将柠檬酸发酵清液与碳酸钙或氢氧化钙接触反应，接触反应的条件使发酵清液中的柠檬酸转化为柠檬酸氢钙，将得到的浆液进行固液分离，得到固相柠檬酸氢钙和第一液相；接着将得到的固相柠檬酸氢钙酸解得到柠檬酸；最后再将得到的第一液相与碳酸钙或氢氧化钙接触反应，接触反应的条件使得第一液相中溶解的柠檬酸氢钙转化为柠檬酸钙，将得到的浆液进行固液分离，得到固相柠檬酸钙和第二液相，并将柠檬酸钙酸解得到柠檬酸。

根据上述技术方案，葡萄糖的制备方法为首先以淀粉乳为原料，经调浆、液化、糖化后制得葡萄糖糖化液；接着对葡萄糖糖化液进行过滤、脱色、离交等精制后，将精制糖化液蒸发至干物50-70％；再将脱气后，在60-80℃下进入模拟移动床色谱分离系统进行色谱分离，色谱分离的条件为，分离温度60-80℃，系统压力0.9-1.2mpa，进料流量8-40ml/min，洗脱剂流量60-120ml/min；最后得到色谱分离的两部分产品，其中葡萄糖含量高于99％的葡萄糖部分，既可以用来生产结晶葡萄糖，又可以用来生产结晶果糖；多糖含量小于等于70％的低聚糖部分。

根据上述技术方案，高纯度磷酸的制备方法为首先将原料磷酸送入反应釜，通过射流器，边循环磷酸边加入与磷酸质量比为2-5:100的药剂，在60℃-75℃温度下，反应0.5h-1.5h，制得混合液；药剂选自异戊醇、聚乙烯醇、磷酸酯tbp、二烷基膦酸、硫代膦酸、烷基膦酸酯、r-n-s-ch2cooh树脂、pvdf接枝树脂、聚乙二醇-膜板树脂c3h8os2、(c6h5)2c12h6n2、c9h17f6n2p或c6h11f6n2p中的两种或多种；最后将上述步骤中所得混合物进行吸附萃取，静置0.5h后固液分离，制得高纯度磷酸。

根据上述技术方案，步骤4）中干燥温度为60-80℃。

基于上述，本发明的优点在于，本发明工艺流程简单方便，能够有效提升lifepo4的成品速度，提升企业的生产效益，同时可以是资源进行重复利用，有效提升资源的利用率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。