一种再生磷酸铁锂正极材料的修复方法、正极材料及应用技术

技术编号：40594133 阅读：3 留言：0更新日期：2024-03-12 21:56

本发明专利技术提供了一种再生磷酸铁锂正极材料的修复方法、正极材料及应用，所述方法包括：制备3，4‑二羟基苯腈二锂有机锂盐溶液M1；制备有机锂盐溶液添加剂M2；以废旧电池回收后的磷酸铁锂材料制备磷酸铁锂正极材料粉末；将所述磷酸铁锂正极粉末加入到由有机锂盐溶液M1和添加剂M2的混合溶液中，在反应釜中通入惰性气体，持续加热同时进行搅拌，静置沉淀；S5：将沉淀物用蒸馏水冲淋洗涤，置于干燥箱中进行真空干燥；S6：将干燥后得到的磷酸铁锂正极粉末在氮气气氛包围的马弗炉中持续煅烧，得到修复再生的磷酸铁锂正极材料。该修复方法降低了回收成本，步骤简单，适合工业化推广应用，且废旧磷酸铁锂正极材料的循环性能得到明显改善。

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【技术实现步骤摘要】

本公开涉及磷酸铁锂正极材料的，尤其是涉及一种再生磷酸铁锂正极材料的修复方法、正极材料及应用。

技术介绍

1、磷酸铁锂(lifepo4)作为一种新型的锂离子电池用正极材料，广泛应用于电动汽车行业。目前废旧磷酸铁锂动力电池的回收主要以火法或者湿法工艺为主。而如何回收废旧锂离子电池以及资源化循环再生利用已经成为了社会普遍关注的问题。但是，无论是传统的火法还是湿法，都存在资源耗费，环保问题难以根治的特点。另一方面，上述两种方法回收过程会产生有毒气体或存在过量污染液的排放，因此存在着二次污染的风险。

2、中国专利(公开号：cn103794832a)公开了一种锂离子电池废料中正极活性材料的回收方法，该方法将所述废料在惰性气体或还原性气体的气氛下热处理得到的粉末产物在惰性气体或还原性气体的气氛下烧结，回收得到正极活性材料。中国专利(公开号：cn113735087a)公开了一种废旧磷酸铁锂电池正极物料回收的方法。上述方法回收的正极锂材料杂质含量高，无法直接用于循环再利用中；且后一方法所使用多种试剂且用量高、回收成本高。

3、另外，磷酸铁锂正极材料资源化循环再生利用过程中，磷酸铁锂正极材料长期循环后锂的损失是其容量衰减的主要原因，同时会导致晶体结构中形成fe(iii)相和部分li-fe反位缺陷。然而，传统的无机锂盐(如碳酸锂，氢氧化锂，硫酸锂等)固相烧结再生方法只能解决单一的锂缺失问题，无法同步实现铁价态还原、表面包碳层修复等多种效果，因此修复效果严重受限。

技术实现思路

2、本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

3、一种再生磷酸铁锂正极材料的修复方法，包括：

4、s1：以3，4-二羟基苯腈为主体溶剂和锂反应制备3，4-二羟基苯腈二锂有机锂盐溶液m1；

5、s2：以三(2，2，2-三氟乙基)硼酸酯与氰化锂反应形成含三氟乙基、硼酸酯和氰基官能团的氰基三(2，2，2三氟乙基)硼酸锂(lctfeb)作为添加剂m2；

6、s3：将废旧磷酸铁锂电池经放电、拆解、剥离破碎、分离得到磷酸铁锂正极材料粉末；

7、s4：将所述磷酸铁锂正极粉末加入到由步骤s1制备的有机锂盐溶液m1和由步骤s2制备的添加剂m2混合形成的混合溶液中，在反应釜中通入惰性气体，持续加热同时进行搅拌，静置沉淀；

8、s5：将步骤s4中得到的沉淀物用蒸馏水冲淋洗涤，置于干燥箱中进行真空干燥；

9、s6：将步骤s5中经干燥后得到的磷酸铁锂正极粉末在氮气气氛包围的马弗炉中持续煅烧，得到修复再生的磷酸铁锂正极材料。

10、作为优选，步骤s3中，磷酸铁锂正极材料粉末粒度控制为200-250目之间。

11、作为优选，步骤s4中，有机锂盐溶液m1和添加剂m2的质量百分比为5∶1，固液比为250g/l。

12、作为优选，步骤s4中，所述惰性气体为氮气、氩气、氮氩混合气体。

13、作为优选，步骤s4中，持续加热并操持温度在80-90℃的温度中以200-400r/min的速率搅拌2-3小时。

14、作为优选，其中，s5：将步骤s4中得到的沉淀物用蒸馏水冲淋洗涤3-4次，置于115℃的干燥箱中干燥8-10小时。

15、作为优选，步骤s6中，将步骤s5中经干燥后得到的磷酸铁锂正极粉末在氮气气氛包围的马弗炉中在600℃的温度下持续煅烧10-12h。

16、本专利技术还采用如下技术方案：

17、一种磷酸铁锂正极材料，由上述的一种再生磷酸铁锂正极材料的制备方法制得。

18、一种正极片，包括集流体和正极活性物质层，所述正极活性物质层设于集流体表面，所述正极活性物质层的材料包括上述的磷酸铁锂正极材料。

19、一种电池，包括上述的正极片。

20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：

21、1、修复后的lifepo4正极具有优异的循环稳定性和倍率性能。

22、2、相比于传统的火法和湿法过程，本专利技术提出的修复方法具有更高的经济价值和更大的环境效益。

23、3、本专利技术使有机溶剂可循环使用，减少了试剂的用量，没有二次污染，从而降低了回收成本，且步骤简单，适合工业化推广应用。此外，再生过程中，废旧lifepo4正极中的金属离子不会被损失，因此使废旧正极中的金属资源得到最大化利用。

24、应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

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【技术保护点】

1.一种再生磷酸铁锂正极材料的修复方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S3中的磷酸铁锂正极材料粉末粒度控制为200-250目之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S4中，有机锂盐溶液M1和添加剂M2的质量百分比为5∶1，固液比为250g/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S4中，所述惰性气体为氮气、氩气、氮氩混合气体。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S4中，持续加热并操持温度在80-90℃的温度中以200-400r/min的速率搅拌2-3小时。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，S5：将步骤S4中得到的沉淀物用蒸馏水冲淋洗涤3-4次，置于115℃的干燥箱中干燥8-10小时。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S6中，将步骤S5中经干燥后得到的磷酸铁锂正极粉末在惰性气氛包围的马弗炉中在600℃的温度下持续煅烧10-12h。

8.一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于，由权利要求1至7中任一项所述的一种再生磷酸铁锂正极材料的制备方法制得。