[发明专利]一种废旧磷酸铁锂材料的修复方法

说明书

本发明涉及一种废旧磷酸铁锂材料的修复方法，包含以下步骤：1)测定废旧磷酸铁锂材料Li、Fe、P元素的含量；2)配置含有锂盐，铁盐和磷酸的混合溶液，按最终化学计量比Li:Fe:P＝0.75～1.25:1:1加入所述废旧磷酸铁锂材料至所述混合溶液中，搅拌混合，在搅拌过程中用氨水控制混合溶液pH值为5.5～8.5得到混合物；3)将所述混合物在100℃～200℃下水热反应，得到磷酸铁锂前驱体；4)将所述磷酸铁锂前驱体在温度650℃～800℃下进行碳包覆反应得到修复后的磷酸铁锂电池材料。该方法实现了将废旧磷酸铁锂电池正极材料直接进行修复。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池回收，湿法冶金，资源循环领域，尤其涉及一种废旧磷酸铁锂材料的修复方法。

背景技术

汽车制造商主要选择磷酸铁锂电池作为动力电池，目前，磷酸铁锂电池的使用寿命在5年左右，随着大量的磷酸铁锂动力电动汽车投入使用，其废旧磷酸铁锂电池的量也将逐渐递增，据估到今年，废旧磷酸铁锂的量将达到12～17万吨。其中含有大量的锂元素，锂元素作为锂离子动力电池生产的主要原料，使其回收利用对于锂离子动力汽车的发展非常重要。同时，废旧磷酸铁锂电池中含有大量电解液，有机废弃物等污染物，不加以处理而随意丢弃必将造成严重的环境问题，所以，回收废旧磷酸铁锂电池具有重要的经济及环保意义。

废旧动力锂离子电池回收工业上主要以湿法为主，回收正极材料中有价金属，采用无机酸溶解，萃取分离得到金属化合物作为产品出售，如中国专利CN201810592130.7以及CN201910711370.9等就公开了浸出工艺在回收磷酸铁锂中锂等有价金属元素的方法，但此过程中大量酸碱消耗及环境污染物的后续处理是十分繁琐的。

对废旧磷酸铁锂正极材料的循环利用过程，即磷酸铁锂晶体的重构过程进行研究，其原理是，正极材料与补充原料进行反应，修复破损的晶格，重新形成规则的橄榄石型磷酸铁锂晶体，如中国专利CN201010253859.5以及CN201610623808.4通过酸浸使相关元素以离子形式存在，后通过球磨及煅烧等工艺重新制得磷酸铁锂材料，此方法步骤相对冗长，对设备要求高。

发明内容

基于上述技术背景，本发明使用水热法作为再生的工艺方法，解决了如何直接将废旧磷酸铁锂电池正极材料进行修复的技术问题，再通过高温煅烧得到新的磷酸铁锂材料，实现了有价金属和碳的循环利用，无需浸出，绿色环保，提高回收效率，节约生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种废旧磷酸铁锂材料的修复方法。

本发明提出一种废旧磷酸铁锂材料的修复方法，包含以下步骤：

1)测定废旧磷酸铁锂材料Li、Fe、P元素的含量；

2)配置含有锂盐，铁盐和磷酸的混合溶液，按最终化学计量比Li:Fe:P＝0.75～1.25:1:1加入所述废旧磷酸铁锂材料至所述混合溶液中，搅拌混合，在搅拌过程中用氨水控制混合溶液pH值为5.5～8.5得到混合物；

3)将所述混合物在100℃～200℃下水热反应，得到磷酸铁锂前驱体；

4)将所述磷酸铁锂前驱体在温度650℃～800℃下进行碳包覆反应得到修复后的磷酸铁锂电池材料。

优选地，在步骤2)中，按照固液比为50～150g/L将所述废旧磷酸铁锂材料加入至所述混合溶液中。

优选地，在步骤3)中，将所述混合物在100℃～200℃下水热反应2小时～10小时。

优选地，在步骤3)中，将所述混合物放入高压釜内，通入N₂，控制气压为0.05-0.2MPa，于100℃～200℃水热反应2小时～10小时。

优选地，在步骤4)中，将所述磷酸铁锂前驱体在温度650℃～800℃下进行所述碳包覆反应4小时-8小时。