【技术实现步骤摘要】
本申请涉及修复磷酸铁锂领域，特别涉及一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法。
技术介绍
1、磷酸铁锂(lifepo4)动力电池具有安全性好、环寿命长、原料丰富等优势，广泛应用于新能源汽车和储能领域。2021年中国新能源汽车中磷酸铁锂电池装机量为79.8gwh，占比51.7％。然而，动力电池的平均寿命一般为5-8年，预计到2025年退役锂电池超过73万吨。退役磷酸铁锂电池主要由lifepo4/c、石墨、导电剂、粘接剂、集流体、隔膜和含氟电解液等构成，其中含有大量的含氟有机污染物，如不妥善处理就会污染环境、危害人体健康；同时还含有铝、铜、铁、锂等金属资源，潜在资源量巨大，回收经济价值高。因此，解决退役磷酸铁锂电池正极材料回收的问题不仅是环境保护的需要，也是资源回收的保障。
2、目前，对锂离子电池回收的研究主要集中在正极材料的有价金属回收上，例如火法冶金和湿法冶金。火法冶金工艺是通过高温热处理将废料回收为合金，其操作简单、易于大规模生产，但由于高能耗、低回收率和空气污染阻碍了其进一步应用。湿法冶金过程是基于湿化学，包括酸碱浸出、化学沉淀、溶剂萃取、电解和结晶，它具有更高的回收效率、选择性更好、产品纯度高，但需要复杂的工艺、大量的试剂消耗和废物处理，特别是对于不含贵重金属的lifepo4来说成本仍然很高。
3、因此，开发高效回收废旧磷酸铁锂的方法非常重要，对此，我们提出了一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、本申请目的在于
2、s1：将退役磷酸铁锂正极片分割成4cm×4cm的块体，在溶液中浸泡并超声10min～30min将正极片中的活性材料与铝箔分离，将活性材料烘干、粉碎、研磨，过100目～300目的筛网，得到正极粉末，基于废旧磷酸铁锂正极片中粘结剂膨胀老化以及粘结剂的物理化学性质，选择合适的溶液浸泡和超声辅助，能够轻易的将活性材料和铝箔分离；
3、s2：对s1中得到的正极粉末进行测试(测试方法为常规方法)，获取其中的锂元素和铁元素的含量，将正极粉末与锂源混合研磨后放入石英坩埚中，在惰性气氛下的管式炉中以5℃/min～10℃/min的升温速率升温到700℃～800℃并保温8h～10h，得到修复材料，基于废旧磷酸铁锂材料中锂的损失量，通过加入稍微过量的锂防止在高温修复过程中的损失，在惰性氛围下煅烧，优化反应温度和反应时间，获得修复效果较好的磷酸铁锂；
4、s3：将s2中得到的修复材料研磨后通过100目～300目的筛网，得到修复的磷酸铁锂，得到的修复材料是粗糙的磷酸铁锂，颗粒粒径大小分布不均匀，颗粒团聚情况较多，进一步研磨处理后得到精细的磷酸铁锂材料，有利于提高在充放电过程中li+的扩散系数，降低阻抗，提高电化学性能。
5、本专利技术将退役磷酸铁锂正极片用溶液分离铝箔和活性材料，分析活性材料中各种元素的含量，定量补充锂的含量，在此只需加入锂源，无需加入额外的碳源，在惰性氛围下煅烧，通过碳热还原原理，将三价铁还原为二价铁，同时锂离子嵌入晶格中去，得到修复再生的磷酸铁锂。本专利技术中的退役磷酸铁锂里含有颗粒表面的包覆碳、导电碳和粘结剂(pvdf)本身存在的碳源，这些碳源能够作为还原剂提供还原氛围，并且足以将磷酸铁中的三价铁还原为磷酸铁锂中的二价铁，因而不需要额外添加碳源。
6、进一步的，溶液为去离子水、乙醇和n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种的混合液。
7、进一步的，正极粉末与锂源混合后锂元素和铁元素的摩尔比为1.05～1.02:1。
8、进一步的，磷酸铁锂正极片在溶液中浸泡并超声10min将正极片中的活性材料与铝箔分离。
9、进一步的，锂源为碳酸锂。
10、进一步的，正极粉末与锂源混合后，锂元素和铁元素的摩尔比为1.05:1。
11、相比于现有技术，本申请的优点在于：
12、1、本专利技术采用的铝箔和活性材料分离方法操作简单，并且铝杂质含量很低，不会影响材料的电化学性能；
13、2、本专利技术修复磷酸铁锂过程中无需添加碳源作为还原剂，为整个工艺流程节约了成本；
14、3、本专利技术流程短、经济附加值高、节能环保，易于在工业上大规模应用。
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1.一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法，其特征在于：所述溶液为去离子水、乙醇和N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种的混合液。
3.根据权利要求1所述的一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法，其特征在于：正极粉末与锂源混合后锂元素和铁元素的摩尔比为1.05～1.02:1。
4.根据权利要求1所述的一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法，其特征在于：磷酸铁锂正极片在溶液中浸泡并超声10min将正极片中的活性材料与铝箔分离。
5.根据权利要求1所述的一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法，其特征在于：所述锂源为碳酸锂。
6.根据权利要求1所述的一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法，其特征在于：正极粉末与锂源混合后，锂元素和铁元素的摩尔比为1.05:1。
【技术特征摘要】
1.一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法，其特征在于：所述溶液为去离子水、乙醇和n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种的混合液。
3.根据权利要求1所述的一种本征碳驱动的原位修复废旧磷酸铁锂的方法，其特征在于：正极粉末与锂源混合后锂元素和铁元素的摩尔比为1.05～1.02:1。
4.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢士杰，王志豪，郝劲松，蒋俊良，薛仙明，钟亚，王军，杨利明，杨光，罗旭彪，
申请(专利权)人：国投安徽城市资源循环利用有限公司，
类型：发明
国别省市：
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