[發明專利]采用廢舊磷酸鐵鋰極片制備磷摻雜的富鋰鐵酸鋰的方法及所得產品

在審

• 申請號: 202310169855.6
• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116315218A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張帥帥;謝芳;尹雪晗;鄭奇;楊雪
• 申請（專利權）人: 山東海科創新研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M4/136;H01M10/42;H01M4/485;H01M10/0525;C01G49/00
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 張潔

本發明提供了一種采用廢舊磷酸鐵鋰極片制備磷摻雜的富鋰鐵酸鋰的方法及所得產品，屬于材料合成技術領域。該方法創造性地將廢舊磷酸鐵鋰極片以磷摻雜的富鋰鐵酸鋰的形式進行回收，極大提高了其利用價值。使用廢舊磷酸鐵鋰極片合成磷摻雜的富鋰鐵酸鋰的方法，具體以下優勢：1)該方法無需額外的氧化劑，綠色環保，解決了工藝含磷廢物處理難的問題；2)使用廢舊磷酸鐵鋰極片作為原料，不僅可以降低成本，獲取高附加產品，而且該方法原子利用率高，未引入其他雜質，無污染；3)磷摻雜可以提高富鋰鐵酸鋰的導電性，降低極化，使得結構和空氣穩定性更好。

技術領域

本發明屬于材料合成技術領域，尤其涉及到一種采用廢舊磷酸鐵鋰極片制備磷摻雜的富鋰鐵酸鋰的方法及所得產品。

背景技術

近幾年，受益于電動汽車和混合動力汽車、儲能市場的迅速發展，磷酸鐵鋰的需求量大大增加，未來，磷酸鐵鋰電池將會持續增長。但是，磷酸鐵鋰電池在經過長循環后，電池內部會發生不可逆結構改變，最終導致電池報廢。如果無廢舊磷酸鐵鋰電池的處理方法，會導致資源浪費以及可能的環境污染。因此，開發回收利用廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料的技術勢在必行。

CN?114512737?A公開了一種新型的廢舊磷酸鐵鋰浸鋰方法，其通過酸溶解磷酸鐵鋰粉末，得到含鋰鐵濾液和不溶物，羥基氧化錳和氫氧化鈉可以將浸二價鐵轉化為磷酸鐵沉淀，碳酸鈉的加入可以提取到碳酸鋰沉淀，高效回收利用鋰鐵元素。該方法以氧化劑代替傳統的雙氧水，綠色環保，回收得到磷酸鐵和碳酸鋰，但磷酸鐵鋰材料仍有部分元素無法利用，且羥基氧化錳成本較高。

CN?109088120?B公開了一種用廢舊磷酸鐵鋰極片制備碳酸鋰的方法，其通過氧化煅燒將PVDF和炭黑除去，分離過篩得到磷酸鐵鋰材料，然后通過酸溶，氫氧化鈉調節pH進行除雜，添加碳酸鈉最終得到高純度的碳酸鋰沉淀。該方法可有效提高鋰離子的浸出率，且多次除雜后，能得到更高純度的碳酸鋰。但是，定量計算提高工藝復雜性，同時，其他資源的回收利用降低。

Li₅FeO₄用作正極補鋰添加劑，具有補鋰容量高，正常合成Li₅FeO₄的價格稍貴，使用回收磷酸鐵鋰極片合成Li₅FeO₄可以有效降低原料成本，環保無毒、安全性好、商業價值高等優點，但其也仍存在部分缺點，如導電性差、空氣穩定性差、殘堿高等。因此，如何高效地回收利用廢舊磷酸鐵鋰極片，并將其用于富鋰鐵酸鋰的合成中，提高其利用價值，這將是本領域亟待解決的問題

發明內容

本發明提供了一種采用廢舊磷酸鐵鋰極片制備磷摻雜的富鋰鐵酸鋰的方法及所得產品，該方法將廢舊磷酸鐵鋰極片以磷摻雜的富鋰鐵酸鋰的形式進行回收，極大提高利用價值，而且可有效提高所合成的富鋰鐵酸鋰的導電性，降低極化，使其結構和空氣穩定性更好。

為了達到上述目的，本發明提供了一種采用廢舊磷酸鐵鋰極片制備磷摻雜的富鋰鐵酸鋰的方法，包括以下步驟：

釋放廢舊磷酸鐵鋰極片的電量，并對釋放電量后的磷酸鐵鋰極片進行粉碎，篩分得到磷酸鐵鋰混料和鋁粉；

利用酸對磷酸鐵鋰混料進行溶解，充分反應，過濾，得到濾渣和濾液；

將濾液加熱攪拌，通入氧化性氣氛，然后加入鋰源，調節pH，生成磷酸鐵沉淀，過濾得到濾液；

向所得濾液中額外補加鋰源，加熱攪拌得到鋰源溶液，噴霧干燥后，得到1-10μm的鋰鹽混合物；

將上述磷酸鐵沉淀和鋰鹽混合物進行球磨，高溫煅燒，得到磷摻雜的富鋰鐵酸鋰。

作為優選，所述酸選自濃鹽酸或濃硫酸。