[發明專利]一種低成本制備鋰離子電池正極材料的方法

在審

• 申請號: 201711025538.8
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107819120A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 陳東進
• 申請（專利權）人: 東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/58;H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術領域：

本發明涉及鋰離子電池制備領域，具體的涉及一種低成本制備鋰離子電池正極材料的方法。

背景技術：

隨著國民經濟的快速發展，以石油、煤炭、天然氣為代表的不可再生能源逐漸減少，大氣污染、水污染、固體廢棄物污染不斷加劇，能源與環境問題逐漸成為可持續發展面臨的挑戰。基于這種背景，新能源的開發不斷深入，但新能源的利用離不開儲能電源，所以新能源產業的快速發展為鋰離子電池在儲能電池領域的應用提供了前所未有的機遇。鋰離子電池因其具有能量密度高、自放電流小、安全性高、可大電流充放電、循環次數多、壽命長等優點，越來越多地應用于手機、筆記本電腦、數碼相機、電動汽車、航空航天、軍事裝備等多個領域。但是鋰離子電池的壽命一般為2-5年，隨著鋰離子電池的廣泛應用，會產生大量的廢舊的鋰離子電池，不僅會造成資源嚴重浪費，還對環境和人體有一定的污染。

專利201610910138.4公開了一種從磷酸鐵鋰廢料中回收磷酸鐵和碳酸鋰的方法，包括氧化焙燒、極片清洗、加磷酸球磨活化、酸洗分離磷酸鐵、濾液沉淀得到碳酸鋰；雖然該方法可以有效回收磷酸鐵和鋰，但是該方法中采用大量的無機酸不僅增加了成本，而且對環境有一定的危害。

發明內容：

本發明的目的是提供一種低成本制備鋰離子電池正極材料的方法，該方法以廢舊的磷酸鐵鋰正極材料為原料回收鋰和磷酸鐵再利用來制備鋰離子電池正極材料，不僅解決了電池擱置造成的資源浪費，還節約了制備成本，制得的電極材料倍率性能好，充放電性能優異。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種低成本制備鋰離子電池正極材料的方法，包括以下步驟：

(1)將廢舊磷酸鐵鋰正極材料粉碎，并進行氧化煅燒，處理結束后冷卻至室溫，過篩，制得磷酸鐵鋰原料；

(2)向上述制得的磷酸鐵鋰中加入濃硫酸，邊攪拌邊加入分解促進劑，分解促進劑加入完畢后，繼續混合1min，制得的混合物煅燒處理，處理結束后得到的固體加入去離子水，在20-80℃，500W功率的條件下超聲攪拌30min，過濾，向濾液中滴加氫氧化鈉調節pH至1.5-2.5，過濾，得到粗磷酸鐵沉淀，并收集濾液A，粗磷酸鐵精制后得到電池級磷酸鐵，備用；

(3)加熱步驟(2)制得的濾液A至90℃，并加入碳酸鈉，沉淀后過濾，制得電池級碳酸鋰備用；

(4)將上述制得的電池級磷酸鐵和電池級碳酸鋰混合加入去離子水攪拌均勻后轉移至三輥研磨機中研磨處理，得到混合物料，將制得的混合物料經板框過濾機過濾，收集濾渣，干燥，干燥得到的固體還原煅燒，煅燒結束后冷卻至室溫，煅燒后的固體材料采用去離子水洗滌至中性，干燥，得到磷酸鐵鋰材料；

(5)向無水乙醇中滴加正硅酸乙酯，然后加入冰醋酸、三乙胺，混合均勻后加入上述制得的磷酸鐵鋰材料后轉移至反應釜中，在150℃下反應10h，反應結束后冷卻至室溫，過濾，得到的固體干燥后和葡萄糖混合球磨后置于惰性氣體氛圍內煅燒，得到納米氧化硅/碳包覆的磷酸鐵鋰電池材料。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述氧化煅燒的條件為：煅燒溫度600-700℃，煅燒時間0.5-2h。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述分解促進劑為硫酸鈉、氯化鈉中的一種或兩種混合。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述磷酸鐵鋰、濃硫酸、分解促進劑的質量比為1：(0.6-1.2)：(0.01-0.2)。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述煅燒處理的條件為：煅燒溫度100-300℃，煅燒時間1-3h。

作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，所述碳酸鈉和濾液中鋰的摩爾比為(1.1-1.2)：1。

作為上述技術方案的優選，步驟(4)中，所述磷酸鐵、碳酸鋰、去離子水的質量比為1：0.15:0.5。

作為上述技術方案的優選，步驟(4)中，所述還原煅燒的條件為：首先以10℃/min的升溫速率升溫至500℃，保溫2h，然后以6℃/min的升溫速率升溫至750℃，保溫6h。

作為上述技術方案的優選，步驟(5)中，所述無水乙醇、正硅酸乙酯、冰醋酸、三乙胺的體積比為30:0.5:5:1。

作為上述技術方案的優選，步驟(5)中，所述正硅酸乙酯、磷酸鐵鋰材料、葡萄糖的質量比為0.01：1：(0.1-0.5)。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：