[發明專利]一種磷酸鐵鋰正極材料火法直接修復再生的改性方法

在審

• 申請號: 202210166029.1
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114566727A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 廖貽鵬;胡志金;張桂海;伍海洲;趙為上;何倩;龍增福
• 申請（專利權）人: 株洲冶煉集團股份有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M4/1397;H01M4/58;C01B25/45
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本發明公開了一種磷酸鐵鋰正極材料火法直接修復再生的改性方法，包括以下步驟：1）將裝有磷酸鐵鋰廢粉的陶瓷坩堝放入馬弗爐中，在空氣或氧氣的氣氛條件下進行焙燒，得到焙砂；2）將焙砂加入到加有分散介質的球磨機中，并同時加入鋰源、鐵源、磷源，碳源、鋁源和活化劑進行球磨；3）將球磨后混料利用噴霧干燥機進行噴霧干燥，得到磷酸鐵鋰前驅體；4）將干燥后前驅體加入馬弗爐中，在惰性氣體保護下進行燒結，燒結溫度為680℃?800℃，燒結時間8h?12h，得到磷酸鐵鋰產品。本發明在磷酸鐵鋰廢料修復過程中利用鋁離子摻雜并結合碳包覆相結合的方法共同改性，極大提高產品的導電性能和倍率性能。

技術領域

本發明涉及一種磷酸鐵鋰正極材料的再生修復方法，特別涉及一種磷酸鐵鋰廢粉摻雜Al的火法直接修復制備電池級磷酸鐵鋰的方法。

背景技術

隨著清潔能源低碳安全高效利用，新能源、綠色環保等產業加快發展，可再生能源裝機容量比重及發電量比重將大幅提高。到2025年，新型儲能裝機容量達到3000萬千瓦以上，2030年抽水蓄能電站裝機容量將達到1.2億千瓦左右。近幾年，國家大力推廣新能源汽車，新能源汽車銷量出現爆發式增長，且大多以磷酸鐵鋰電池為主，新能源汽車的大量使用，必定會帶來大規模動力電池的退役。如何有效處理廢棄電池，變廢為寶，這成為人們一直關注的話題。

目前廢舊LFPBs材料的回收技術根據回收原理不同主要分為固相回收技術和濕法回收技術。廢舊LFPBs材料固相回收一般是通過煅燒去除有機粘結劑，使LFP粉末與鋁箔片分離，獲得LFP廢料，之后再在其中加入適量原料以得到所需的鋰、鐵、磷的摩爾比，經固相法合成新的LFP正極材料，完成材料的修復。

專利CN201810887735.9（一種磷酸鐵鋰廢粉火法直接修復制備電池級磷酸鐵鋰的方法）通過氧化焙燒、配料、干燥和燒結，篩分除鐵的方式直接修復得到電池級磷酸鐵鋰，但是此方法有一定的局限性，對原料的要求較高，修復所得的產物電化學性能波動較大，只能勉強達到儲能型磷酸鐵鋰電池的標準，所用分散劑為酒精，有一定的安全風險。

專利CN201110223737.6（一種鋰鋁摻雜碳包覆磷酸鐵鋰正極材料的制備方法）在利用LiOH為鋰源，FeSO₄為鐵源，NH₄H₂PO₄為磷源，以葡萄糖為碳源，加入Al(OH)₃為鋁源引入摻雜鋁正離子，采用微波燒結法制備摻雜鋁的碳包覆磷酸鐵鋰（Li(Al，Li)_XFe_1-2XPO₄/C）正極材料超細粉體。此方法獲得的Li(Al，Li)_0.02Fe_0.96PO₄/C樣品1C倍率性能為141.7mAh/g比LiFePO₄/C樣品的1C倍率性能113.6mAh/g有顯著提高。同時本方法也是在原生磷酸鐵鋰制備過程中進行摻雜鋁，其應用為硫酸鐵制備磷酸鐵鋰工藝。

綜上所述，由于磷酸鐵鋰廢料再生修復得到的電池級磷酸鐵鋰電化學性能較差，且鋁的摻雜能顯著提高其電化學性能，在廢舊電池里鋁也是主要雜質之一，因此在廢舊磷酸鐵鋰修復過程中摻雜鋁離子以此來提高其電化學性能的研究具有巨大意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的磷酸鐵鋰廢粉再生修復技術的不足，開發一種可提高修復樣品性能的摻雜鋁離子的電池級磷酸鐵鋰正極材料的方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種磷酸鐵鋰正極材料火法直接再生修復的改性方法，包括以下步驟：

A1、中溫除雜并活化：將裝有磷酸鐵鋰廢粉的陶瓷坩堝放入馬弗爐中，在空氣或氧氣的氣氛條件下進行中溫除雜，得到除雜后的磷酸三價鐵鋰和氧化鐵的混合物焙砂。

A2、球磨：將步驟A1所得的混合物焙砂中加入到加有分散介質的球磨機中，并同時加入鋰源、鐵源、磷源、碳源、鋁源和活化劑進行球磨，得到球磨后混料。