一种从废旧锂电池正极磷酸铁锂循环再生钠电池用磷酸铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种从废旧锂电池正极磷酸铁锂循环再生钠电池用磷酸铁的方法，以比亚迪新能源汽车退役锂电池正极材料为原料，经高级氧化直接制得

【技术实现步骤摘要】
一种从废旧锂电池正极磷酸铁锂循环再生钠电池用磷酸铁的方法


[0001]本专利技术属于钠离子电池材料领域，尤其涉及一种从废旧动力锂离子电池正极材料磷酸铁锂循环再生得到钠离子电池用磷酸铁的方法
。

技术介绍

[0002]随着近些年新能源汽车行业迅猛发展，锂离子电池被广泛应用于新型混合动力汽车
、
纯电动汽车等领域，能源市场对锂资源的需求急剧增加
。
目前主流新能源汽车动力锂电池正极材料中常用的可分为磷酸铁锂
、
钴酸锂
、
锰酸锂和三元材料四大类
。
磷酸铁锂电池的循环寿命和安全性是四类电池里最好的，而且成本最低，不含贵重金属
。
但是其电压平台是四类电池里最低的，能量密度和容量一般，而且在使用温度过高
、
过低的情况下，性能会有所下降
。
但是由于磷酸铁锂电池耐用性和安全性的优势较为突出，并且制造工艺相对成熟，被国内电动汽车厂商选作主要研发应用对象
。
所以在我国市场上的主流动力电池中，磷酸铁锂电池的使用量占绝对优势，达到
70 %
左右，因此磷酸铁锂电池可以说是国内废旧锂电池的主要品种
。
[0003]然而，地壳中锂金属资源的稀缺和分布的不均衡严重影响了锂离子电池大规模地应用，因此新能源的开发和使用迫在眉睫
。
另一方面，随着我国电动汽车保有量的持续快速攀升和锂电池储能电站数量的增多，未来数年内，废旧锂电池数量将会出现爆炸性的增长，若废旧动力电池不能得到很好的处理，直接丢弃不仅会对环境造成危害也是对资源的一种浪费，其中许多贵金属元素应得到更有效的循环利用
。
所以退役动力锂电池的综合利用是控制废旧电池材料可能造成环境污染的有效手段，也是缓解我国能源金属短缺的必然途径
。
[0004]考虑到金属锂资源的有限性，大量锂的消耗已经使得锂资源日益匮乏，仅单一地依赖锂离子电池已无法满足人类对未来的需求
。
而与锂有着相似的物理和化学性质的同族金属钠，储量更为丰富，且储能机理相似，因此钠离子电池是最有望取代锂离子电池应用于我们生活中的电池之一
。
故而本专利技术从退役动力锂电池磷酸铁锂正极材料入手，利用高级氧化的方法将磷酸铁锂转化为磷酸铁，并作为钠电池正极材料二次使用，以期达到贵重金属元素循环利用
、
降低二次污染
、
探究新能源路线的目的
。
在形貌结构上，磷酸铁与磷酸铁锂相似，都是分布较为均匀的小球状，所以钠离子能够轻松脱嵌，从而达到较好的电化学性能
。
本专利技术不仅操作简单
、
价格低廉，得到的正极材料磷酸铁
(FePO4)
不需要经过高温煅烧处理即可以作为钠离子电池正极材料直接使用，所得的电化学性能优异，节能环保而且资源循环，具有很好的应用前景
。

技术实现思路

[0005]本专利技术将退役动力锂电池正极材料
LiFePO4通过与氧化剂
Na2S2O8直接氧化，经混合搅拌过滤烘干制备得
FePO4材料
。
本专利技术目的在于提供一种废旧动力锂离子电池正极材
料
LiFePO4的回收利用方法，工艺简单，可操作性强，成本低廉，绿色环保
。
[0006]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
1)FePO4的制备：取适量
Na2S2O8溶于去离子水，溶解后，根据一定比例加入适量
LiFePO4样品；将混合样品搅拌充分后过滤得黑色固体，经烘干得
FePO4材料
。
[0007]2)
将回收所得
FePO4材料作为钠离子电池正极，测试其电化学性能
。
[0008]上述步骤
1)
中所述的
LiFePO4来自来自新能源动力汽车退役动力锂离子电池正极片
。
[0009]上述步骤
1)
中所述的
Na2S2O8浓度为
0.1
‑
0.5 M。
[0010]上述步骤
1)
中所述的
LiFePO4:Na2S2O8=1
‑
2:1。
[0011]上述步骤
1)
中所述的搅拌条件为
20
‑
40 o
C、12
‑
24 h。
[0012]上述步骤
1)
中所述的烘干条件为
60
‑
80 o
C、8
‑
12 h。
[0013]上述步骤
2)
电化学性能测试包括：将
FePO4材料作为钠离子电池正极的活性成分，与导电剂超级
P
碳
、
粘结剂 PVDF
按照
8:1:1
的质量比混合研磨后均匀后涂覆在铝箔上作为工作电极，金属钠片作为对电极，
1 mol/L
的
NaPF6/
聚碳酸酯
(PC)
为电解液组装成纽扣式
2025
型电池
。
[0014]本专利技术与目前现有的技术相比，具体优点如下：
1)
采用高级氧化技术，一步到位，氧化效率高；
2)
所得的磷酸铁不含锂钠钾等同族金属元素，除可作为钠电池正极材料，也可进一步探究其储锂
/
钾的性能
。
[0015]3)
本专利技术操作简单
、
条件要求低
、
绿色环保
、
价格低廉
、
资源循环
、
结构可控
。
作为钠离子电池正极材料时，在
0.1 C
电流密度下充放电循环
80
次比容量稳定在
90 mAh/g
，表现出较优越的电化学性能
。
附图说明
[0016]图1是实施例1所得
FePO4材料的
XRD
图
。
由图可知通过此法，成功制备了具有
(100)、(012)、(111)
晶面的纯相
FePO4。
[0017]图2是实施例1所得
FePO4材料的
SEM
图
。
由图可以看出
FePO4的微观形貌呈现为小球状，与
LiFePO4相近，从微观上说明了其作为电极材料的可行性
。
[0018]图3是实施例1所得
FePO4材料作为钠离子电池正极材料时在
0.1 C
电流密度下的循环性能图
。
由图可以看出，在
0.1 C
电流密度下循环
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种从废旧锂电池正极磷酸铁锂循环再生钠电池用磷酸铁的方法，包括如下步骤：
1)FePO4的制备：取适量
Na2S2O8溶于去离子水，溶解后，根据一定比例加入适量
LiFePO4样品；将混合样品搅拌充分后过滤得黑色固体，经烘干得
FePO4材料；
2)
将回收所得
FePO4材料作为钠离子电池正极，测试其电化学性能
。2.
根据权利要求1所述的从废旧锂电池正极磷酸铁锂循环再生钠电池用磷酸铁的方法，其特征在于步骤
1)
中所述的
LiFePO4来自比亚迪新能源动力汽车退役动力锂离子电池正极片
。3.
根据权利要求1所述的从废旧锂电池正极磷酸铁锂循环再生钠电池用磷酸铁的方法，其特征在于步骤
1)
中所述的
Na2S2O8浓度为
0.1
‑
0.5M
；所述的
LiFePO4与
Na2S2O8摩尔比为1‑
2:1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾令兴，曾诗涵，徐琴心，袁紫薇，钱庆荣，陈庆华，黄宝铨，肖荔人，罗永晋，刘任嫔，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：