[發明專利]利用廢舊磷酸鐵鋰和錳酸鋰材料制備磷酸鐵錳鋰的方法

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• 申請號: 202010160357.1
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111333048A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 殷磊;王長偉;陳韜;商士波;李東南
• 申請（專利權）人: 桑頓新能源科技（長沙）有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C01B32/05;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/54;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙) 43217
• 代理人: 陶祥琲

本發明提供一種利用廢舊磷酸鐵鋰和錳酸鋰材料制備磷酸鐵錳鋰的方法，包括如下步驟：(1)廢舊錳酸鋰回收處理得濾液A；(2)廢舊磷酸鐵鋰回收處理得濾液B；(3)對濾液A、濾液B進行ICP測試，得到兩組濾液中各主要元素的含量；(4)按照兩組濾液中Fe、Mn元素的摩爾數x+y＝1，確定濾液A、濾液B的比例，其中：x＝(0.9～0.1)，y＝(0.1～0.9)；之后按照所需P、Li、Mn、Fe摩爾比補入磷源、鋰源，經反應后得到磷酸鐵錳鋰前驅體；然后再高溫焙燒熱反應得到磷酸鐵錳鋰正極材料。本發明提供的方法，工藝較為簡單、操作方便，兩種廢舊原料來料廣泛、價格低、能減少資源的損耗以及輔料的加入，還能提高材料回收率，降低設備、生產、原料等成本。

技術領域

本發明涉及鋰電池正極回收材料制備磷酸鐵錳鋰正極材料，屬于電池材料回收領域。

技術背景

隨著鋰離子電池的大量使用，產生了大量的廢舊鋰離子電池。這些廢舊電池由于滿足不了相應的儲能需求而被淘汰。如果直接將這些廢舊電池像其他垃圾一樣處理，則很可能會造成嚴重的環境污染，還存在電池短路帶來火災的隱患。因此，為了回收再利用材料、節約成本并保護環境，回收鋰電池廢料變得很有必要。

磷酸錳鐵鋰材料相對于Li⁺/Li的電極電勢為4.1V，高于磷酸鐵鋰的3.4V，同時磷酸錳鐵鋰有兩個電壓平臺，高電壓平臺可以提高電池的電壓，低的電壓平臺可以很好的判斷電池的剩余容量，為電池容量管理提供了一個簡單的方案。磷酸錳鐵鋰保留了磷酸鹽正極材料的熱穩定性，能大大提高動力電池的安全性。另外是低成本，由于磷酸錳鐵鋰資源價格比較低，規模化生產后可以降低成本。

中國專利CN201910019519的公開了一種利用廢舊錳酸鋰正極制備磷酸鐵錳鋰的方法。該法將錳酸鋰正極溶解于過氧化氫的酸性溶液中，通過外加磷源、鐵源、鋰源等混合后，經干燥、多次燒結得到磷酸鐵錳鋰正極材料。采用該法能夠有效地處理廢舊錳酸鋰正極材料，減少正極材料對環境的污染，制備所得的磷酸鐵錳鋰性能較好，但在處理工序中需外加過多鐵源、磷酸、鋰源等，無法做到最為有效地回收。

中國專利CN201510049888公開了一種廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料回收制備磷酸鐵錳鋰的方法。該法通過焙燒式除去膠黏劑，使磷酸鐵鋰和鋁箔易于分離，然后用酸浸處理分離的磷酸鐵鋰，通過元素分析，外加磷源、錳源、鋰源等，經干燥，燒結得到磷酸鐵錳鋰，但在處理工序中需外加過多鐵源、磷酸、鋰源等，無法做到最為有效地回收，節約成本，保護環境。

上述現有技術提供的方法均是處理單獨一種廢舊正極材料，需要通過外加大量的輔料進行制備，增加制造成本、耗費更多的資源，無法形成經濟效益，就無法促進電池材料回收領域的發展，也無法做到對鋰電池正極材料的最大化回收利用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種利用廢舊磷酸鐵鋰和錳酸鋰材料制備磷酸鐵錳鋰的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

提供一種利用廢舊磷酸鐵鋰和錳酸鋰材料制備磷酸鐵錳鋰的方法，包括如下步驟：

(1)廢舊錳酸鋰回收處理得濾液A：將廢舊錳酸鋰材料在過氧化氫的酸性溶液中溶解并經過除雜處理后，得到濾液A，濾液A中主要含有錳(Mn)元素、鋰(Li)元素；

(2)廢舊磷酸鐵鋰回收處理得濾液B：將廢舊磷酸鐵鋰經過酸浸處理除雜，得到濾液B，濾液B中主要含有磷(P)、鐵(Fe)、鋰(Li)元素；

(3)ICP測試：對濾液A、濾液B進行ICP測試，得到兩組濾液中各主要元素的含量；

(4)制備磷酸鐵錳鋰前驅體：按照兩組濾液中Fe、Mn元素的摩爾數x(Fe元素摩爾數)+y(Mn元素的摩爾數)＝1，確定濾液A、濾液B的比例，其中：x＝(0.9～0.1)，y＝(0.1～0.9)；