[发明专利]一种修复废旧电池中磷酸铁锂材料晶体结构缺陷的方法

说明书

本发明公开了一种修复废旧电池中磷酸铁锂材料晶体结构缺陷的方法。所述方法包括：(1)将废旧磷酸铁锂材料热解，分析热解后的磷酸铁锂材料中锂、铁、磷的摩尔比；(2)将热解后的磷酸铁锂材料加入溶剂中分散均匀，加入锂盐、铁盐和磷盐，混合均匀，得到分散液；(3)将步骤(2)中的分散液进行湿法纳米球磨，喷雾干燥，得到前驱体；(4)将前驱体在600～700℃下煅烧8～12h，得到修复的磷酸铁锂材料。本发明所述方法可有效修改废旧磷酸铁锂材料的晶体结构缺陷，修复后的材料的电化学性能优异，成本低廉，对环境友好，具有经济实用性。

技术领域

本发明属于废旧电池修复技术领域，具体涉及一种修复废旧电池中磷酸铁锂材料晶体结构缺陷的方法。

背景技术

随着全球资源日益短缺和环境保护的迫切需要，减少资源消耗和环境污染正逐渐成为广泛的共识。锂离子电池由于具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长等优点，在电子便携设备和电动汽车中得到了广泛的应用。其中，动力电池中使用最多的正极材料便是磷酸铁锂材料。因为磷酸铁锂作为正极材料时，具有170mAh/g容量、输出电压高且稳定、电化学性能稳定、大电流下稳定等，所以磷酸铁锂电池是目前最好的大电流输出动力电池。近年来，随着电动汽车销量的不断增长，未来将有大批的废旧电池将被淘汰，所以如何处理废旧电池是重中之重的问题。因为废旧锂离子电池中的电解液及其转化产物、溶剂及其分解水解产物等都是有毒有害的物质，如六氟磷酸锂、氟化氢、五氧化二磷等、甲醇、甲酸等。与此同时，贵重金属如果不能回收，也会造成资源浪费。此外，磷酸铁锂材料由于其自身橄榄石晶体结构的稳定性，电池容量衰减后其结构一般保存较好，使得该电池具有一定的回收利用价值。因此，如何在保护环境的同时，也能提高经济效益的前提下回收废旧电池已成为一个重要的问题。

迄今为止，废旧锂电池的回收发展迅速，主要的方法有干法回收、湿法回收和生物法回收。干法回收是直接回收有价值的金属，工艺虽简单，但其不足之处是能耗较高，回收率不高。湿法回收是通过浸出液将金属以溶液的形式浸出，然后从溶液中提取金属离子或者金属氧化物达到回收的目的，但该方法对浸出液要求高，工艺流程长，成本高，存在二次污染等特点。生物法回收则是用微生物浸出将有用的组分转化为可溶性化合物，选择性地将其溶解，从杂质组分中分离出目标组分，最终回收锂、钴、镍等贵重金属。该方法具有污染小、菌种培养周期长、效率低等特点。然而，上述方法虽然回收了材料中的金属离子，但对其修复过程的具体条件有何影响并无具体过程。因此，探索修复条件对修复过程、材料晶体结构及电化学性能有什么样的影响是有必要的。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种修复废旧电池中磷酸铁锂材料晶体结构缺陷的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种修复废旧电池中磷酸铁锂材料晶体结构缺陷的方法，包括以下步骤：

(1)将废旧磷酸铁锂材料在350～450℃下热解1～2h，得到热解后的磷酸铁锂材料，分析其中锂、铁、磷的摩尔比；

(2)将热解后的磷酸铁锂材料加入溶剂中分散均匀，加入锂盐、铁盐和磷盐，混合均匀，得到分散液，所述分散液中锂、铁、磷的摩尔比为(1～1.1)：1：1；

(3)将步骤(2)中的分散液进行湿法纳米球磨，喷雾干燥，得到磷酸铁锂材料前驱体；

(4)在氢气、氮气或惰性气体氛围下，将磷酸铁锂材料前驱体在600～700℃下煅烧8～12h，得到修复磷酸铁锂材料。

步骤(1)所述废旧磷酸铁锂材料为废旧磷酸铁锂电池中的正极材料磷酸铁锂材料。所述热解在马弗炉中进行。

步骤(1)所述热解的温度为400℃，热解时间为1～2h，优选为1.5h。

步骤(1)所述分析的方法为：将热解后的磷酸铁锂材料利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测试其元素含量，并根据测试结果计算其中锂、铁、磷的摩尔比。