1.本发明属于二次资源回收与利用技术领域，具体涉及一种废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法。
背景技术：2.电动汽车由于其在减少氮氧化物、二氧化碳排放方面所做出的巨大贡献，被全球各国越来越重视，同时，汽车电动化被认为是未来汽车产业的主流发展方向。而锂离子电池由于其具有高能量密度、高电压、循环性能好、自放电小等优点，而被广泛用作电动汽车的动力来源。近年来，随着各国的重视及政策倾斜，新能源车产量大幅增加，据统计，2020年全球新能源车保有量为1000万量，比2019年增加了42.70％，随着新能源车销量的大幅增加，锂离子电池的需求量也在不断增加，然而，一般而言锂电池的使用寿命为5-8年，从第一批服役的电动汽车的时间来算，近年来将会有大量废旧锂电池产生，仅仅在中国2020年一年就会有24.6gwh的废旧锂电池需要进行处理，而到2025年将会有34.39gwh的废旧锂电池需要进行处理，而其中有一半以上的废旧电池为磷酸铁锂电池。虽然锂离子电池在使用过程中不会产生任何污染物质，但在其报废之后，如果得不到很好的处理，报废电池中含有的大量的污染物质(与空气反应放出hf的六氟磷酸锂及重金属铜、镍、钴、锰等)会对空气、土壤及地下水产生大量的难以修复的影响，同时废旧锂电池中含有多种有价金属，其含量甚至比矿石高出数十倍，因此，从环境保护及资源回收的角度来讲，废旧锂电池尤其是废旧磷酸铁锂电池的回收利用迫在眉睫。一般来说，废旧磷酸铁锂电池回收利用可以分为回收、预处理、活性物质分离、电池活性材料再利用等步骤，其中活性物质分离是废旧磷酸铁锂电池回收过程中最为重要的步骤之一，这一步骤是废旧磷酸铁锂电池有价化的关键步骤，是决定整个废旧磷酸铁锂电池回收利用流程是否具有经济效益的关键一步，特别是对于有价成分含量少的废旧磷酸铁锂电池而言，回收利用过程的经济性显得尤为关键，因此国内外的很多学者对其进行了详细研究。
3.目前，废旧磷酸铁锂电池中正负极粉的分离回收主要可以分为：手工分离、湿法浸出、火法浸出。中国专利cn201611246184.5及中国专利cn202010561889.6均公开了用手工将废旧磷酸铁锂正极片从废旧磷酸铁锂电池中挑选出，选出后再进行热解焙烧脱下磷酸铁锂正极活性物质，得到的较为纯净的废旧磷酸铁锂材料直接进行再生修复，手工分拣适用于直接再生修复流程，但同时由于手工分拣耗时长，其成本比较高的同时效率比较低，不适合于大规模工业化应用。除手工拆解外，湿法冶金也是回收磷酸铁锂正极材料的主要方法，中国专利cn202011024921.3使用废酸及氧化剂对回收得到的正负极活性混合物进行酸浸，酸浸后采用调ph分步沉淀加煅烧的方法得到磷酸铁，碳酸锂产品。中国专利cn202010060073.5先用氢氧化钠溶液去除正极片中的铝，然后再以焦磷酸溶液对废旧磷酸铁锂进行浸出，浸出后再调价一定量的锂源与铁源后对正极磷酸铁锂进行再生修复。除此之外，中国专利cn202110493702.8以及中国专利cn 202110312242.4等都提出采用湿法浸出的方法处理废旧磷酸铁锂正极活性物质，虽然湿法冶金回收得到的化合物纯度比较高，
但湿法冶金过程始终存在盐溶液难以处理及成本过高的问题，同时由于废旧磷酸铁锂正极活性物质中的有价成分含量很少，湿法冶金过程更加不能适用于该物料的回收。因此，研究一种对废旧磷酸铁锂正极活性物质中的有价成分进行直接再生修复分离方法具有重要的意义。
技术实现要素：4.为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，分离回收高效，而且清洁环保，成本低。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质置于运输皮带上并置于交流电下，并在交流电环境中添加一个静电场，废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质实现分离。
7.优选地，所述交流电电压为60-220v，频率为40-60hz。
8.优选地，所述交流电接入方式为直接接触式或者电磁感应式。
9.优选地，所述静电场两端的直流电压为40-80kv。
10.优选地，所述静电场负极设置一个收集运输装置，所述收集运输装置为带静电吸附的皮带或者带静电吸附的密网。
11.优选地，所述运输皮带输送速度为0.8-1.2m/s。
12.优选地，所述运输皮带由导电材料制成。
13.优选地，所述运输皮带上还设置振动器。
14.优选地，所述废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质经过干燥处理后置于运输皮带上。
15.优选地，所述回收分离方法还包括：将废旧磷酸铁锂电池进行破碎后，对废旧电池极片中含有的电解液进行处理，处理完成后采用热解的方法对废旧磷酸铁锂极片上的活性物质进行剥离，剥离得到废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质。
16.本发明的积极有益效果：
17.本发明利用磷酸铁锂颗粒本身导电能力弱的特点，在废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质中通入交流电后，由于交流电的相序不断变化，而正极磷酸铁锂的导电性差，在不断变化的电流作用下其内部导电的正负离子便会出现停止或移动缓慢的现象，此时其性质类似于非导体，而石墨由于其导电性很强，其导电性在交流电的作用不会发生变化，此时其性质仍然为导体，两者导电能力差异在交流电的作用下进行放大；进一步地，在静电场的作用下，由于石墨为电的良导体，在静电场中其内部会产生与静电场相反的电场，与外电场相抵消，因此负极石墨不会产生任何运动，而正极磷酸铁锂由于交流电的作用，其性质与非导体类似，在接触静电场的瞬间，其内部电荷移动缓慢不能够形成与外电场相当的内电场，此时在外电场的作用下会受到一个沿电场方向的力的作用，在运输皮带和静电场的双重作用下朝着静电场的负极做抛物线运动，从而使得磷酸铁锂与石墨分离，脱离交流电的作用后，磷酸铁锂恢复导体的性质，此时其内部会形成与外电场相当的电场，不再受到电场力的作用，正极活性物质磷酸铁锂继续运动至负极板处，通过设置的收集运输装置得到捕集回收。
18.相比较于现有技术，本发明废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法有益效
果为：(1)本发明磷酸铁锂与石墨分离率可高达95％以上，分选精度高。
19.(2)本发明所采用的电分选为交流电和静电场，主要的分选消耗为动力及静电场消耗，分离回收成本低，绿色环保。
20.(3)本发明得到的正极磷酸铁锂的晶体结构不会被破坏，有利于磷酸铁锂的直接再生修复，降低整个回收过程成本，同时简化了分离回收流程。
21.(4)本发明废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法简单，经济效益好，特别适用于大规模的工业化生产。
附图说明
22.图1为本发明废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法的原理示意图。
具体实施方式
23.参见图1，一种废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质置于运输皮带上并置于交流电下，并在交流电环境中添加一个静电场，废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质实现分离。
24.进一步地，交流电电压为60-220v，频率为40-60hz。
25.进一步地，交流电接入方式为直接接触式或者电磁感应式。
26.进一步地，静电场两端的直流电压为40-80kv，静电场正负极两端的距离、电压大小都需根据入选废旧磷酸铁锂的物料性质进行适当调整。
27.进一步地，静电场负极设置一个收集运输装置。
28.更进一步地，收集运输装置为带静电吸附的皮带或者带静电吸附的密网或者其他可用于输送分离后的磷酸铁锂颗粒的设备。
29.进一步地，运输皮带输送速度为0.8-1.2m/s。
30.进一步地，运输皮带由导电材料制成，传输交流电到磷酸铁锂正负极活性物质上。
31.进一步地，运输皮带上还设置振动器，通过振动的方式以及控制运输皮带输送速度，保证正负极活性物质分散均匀，提高分离效果。
32.进一步地，废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质经过干燥处理后置于运输皮带上，废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质粒径为0.1-2mm，电分选效果更好。
33.进一步地，回收分离方法还包括：将废旧磷酸铁锂电池进行破碎后，对废旧电池极片中含有的电解液进行处理，处理完成后采用热解的方法对废旧磷酸铁锂极片上的活性物质进行剥离，剥离得到废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质。
34.下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。
35.实施例1
36.参见图1，一种废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂电池进行破碎后，对废旧电池极片中含有的电解液进行处理，处理完成后采用热解的方法对废旧磷酸铁锂极片上的活性物质进行剥离，剥离得到废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质烘干后置于输送皮带上送入电分选流程，废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质粒径为0.1-2mm。电分选入料由振动器控制，振动器设置在运输皮带上方，保证入料的均匀性的同时，保持物料层处于比较薄的状态，输送皮带由导电的钢带或其他导电材质制成，在
皮带面上通入220v、50hz的交流电，交流电接入方式为直接接触式，静电场两端的电压为40kv，输送皮带输送速度为1.0m/s，而在负极板附近设有一个带有静电吸附的皮带，在交流电、静电场以及运输皮带的共同作用下，活性物质中的磷酸铁锂颗粒会从正负极混合物中分离开来，朝着静电场的负极做抛物线运动，会被带静电吸附的皮带吸附住，从而与导电性很强的石墨分离开来，采用这一方法后，活性物质中磷酸铁锂和石墨的分离率可达95％以上。
37.实施例2
38.一种废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂电池进行破碎后，对废旧电池极片中含有的电解液进行处理，处理完成后采用热解的方法对废旧磷酸铁锂极片上的活性物质进行剥离，剥离得到废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质烘干后置于输送皮带上送入电分选流程，废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质粒径为0.1-2mm。电分选入料由振动器控制，振动器设置在运输皮带下方，保证入料的均匀性的同时，保持物料层处于比较薄的状态，输送皮带由导电的钢带或其他导电材质做成，在皮带面上通入60v，60hz的交流电，交流电接入方式为直接接触式，静电场两端的电压为60kv，输送皮带输送速度为1.2m/s，而在负极板附近设有一个带静电吸附的密网，在交流电、静电场以及运输皮带的共同作用下，活性物质中的磷酸铁锂颗粒会从正负极混合物中分离开来，朝着静电场的负极做抛物线运动，会被带静电吸附的密网吸附住，从而与导电性很强的石墨分离开来，采用这一方法后，活性物质中磷酸铁锂和石墨的分离率可达98％以上。
39.实施例3
40.一种废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂电池进行破碎后，对废旧电池极片中含有的电解液进行处理，处理完成后采用热解的方法对废旧磷酸铁锂极片上的活性物质进行剥离，剥离得到废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质烘干后置于输送皮带上送入电分选流程，废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质粒径为0.1-2mm。电分选入料由振动器控制，振动器设置在运输皮带下方，保证入料的均匀性的同时，保持物料层处于比较薄的状态，输送皮带由导电的钢带或其他导电材质做成，在皮带面上通入110v，60hz的交流电，交流电接入方式为电磁感应式，静电场两端的电压为80kv，皮带输送速度为0.8m/s，而在负极板附近设有一个带静电吸附的密网，在交流电、静电场以及运输皮带的共同作用下，活性物质中的磷酸铁锂颗粒会从正负极混合物中分离开来，朝着静电场的负极做抛物线运动，会被带静电吸附的密网吸附住，从而与导电性很强的石墨分离开来，采用这一方法后，活性物质中磷酸铁锂和石墨的分离率可达96％以上。
41.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
技术特征：1.一种废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，其特征在于，包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质置于运输皮带上并置于交流电下，并在交流电环境中添加一个静电场，废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质实现分离。2.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，其特征在于，所述交流电电压为60-220v，频率为40-60hz。3.根据权利要求2所述的废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，其特征在于，所述交流电接入方式为直接接触式或者电磁感应式。4.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，其特征在于，所述静电场两端的直流电压为40-80kv。5.根据权利要求4所述的废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，其特征在于，所述静电场负极设置一个收集运输装置，所述收集运输装置为带静电吸附的皮带或者带静电吸附的密网。6.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，其特征在于，所述运输皮带输送速度为0.8-1.2m/s。7.根据权利要求6所述的废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，其特征在于，所述运输皮带由导电材料制成。8.根据权利要求7所述的废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，其特征在于，所述运输皮带上还设置振动器。9.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，其特征在于，所述废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质经过干燥处理后置于运输皮带上。10.根据权利要求1-9任一项所述的废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，其特征在于，所述分离回收方法还包括：将废旧磷酸铁锂电池进行破碎后，对废旧电池极片中含有的电解液进行处理，处理完成后采用热解的方法对废旧磷酸铁锂极片上的活性物质进行剥离，剥离得到废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质。
技术总结本发明属于二次资源回收与利用技术领域，具体涉及一种废旧磷酸铁锂正负极活性物质的分离回收方法，所述分离回收方法包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质置于运输皮带上并置于交流电下，并在交流电环境中添加一个静电场，废旧磷酸铁锂电池正负极活性物质实现分离。本发明磷酸铁锂与碳粉分离率可高达95％以上，分选精度高，而且清洁环保，分离回收成本低。收成本低。收成本低。
技术研发人员：赵光金 韩俊伟 夏大伟 覃文庆 胡玉霞 钟雪虎
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2022.03.21
技术公布日：2022/7/5
