[发明专利]磷酸铁锂正极材料的再生方法、磷酸铁锂正极材料及应用

说明书

本公开属于新能源领域，具体涉及磷酸铁锂正极材料的再生方法、磷酸铁锂正极材料及应用；包括碳纳米管和磷酸铁锂粉末，使用1:1乙醇水溶液作为分散剂，将2～10％(wt)的碳纳米管、5～30％(wt)的葡萄糖和10％(at)的Li₂CO₃加入到磷酸铁锂粉末中，完全混合；混合物在80℃下干燥，研磨并精炼；将研磨后粉末在氩气的条件下，先在200～600℃的条件下保持2h，再升温至400～800℃保持12h，获得所述磷酸铁锂正极材料。将废弃电池在预放电后拆解，得到正极电极片。然后将正极粉在空气中加热以除去碳组分，聚偏二氟乙烯(PVDF)等电解质，然后洗涤干燥，得到废旧LFP材料。经过一步高温煅烧再生，得到再生后的LFP。同时，在再生过程中掺杂了碳纳米管，再生后的LFP材料表现出较高的倍率性能和容量保持率。

技术领域

本公开属于新能源领域，具体涉及磷酸铁锂正极材料的再生方法、磷酸铁锂正极材料及应用。

背景技术

目前，废旧锂离子电池的回收利用方法已得到广泛发展，如萃取法、化学沉淀法、电解法和协同回收法。湿法回收是最常用的方法。通常将拆解分离得到的LiFePO₄正极材料用酸碱溶液浸出，得到含有金属离子的溶液，再在溶液中加入相关的沉淀剂，将金属离子选择性的沉淀出来以分离Li、Fe和P元素，将获得的元素以盐的形式回收或者重新合成为LFP正极材料。这些工艺被广泛使用，但仍然存在一些不可避免的缺点。例如，在湿法回收过程中需要使用大量的化学试剂，因此会排出大量的含盐废水，造成二次污染；电解液中的有害物质不能很好地回收或处置。

发明内容

针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供磷酸铁锂正极材料的再生方法、磷酸铁锂正极材料及应用，对LiFePO₄正极材料的再生利用。本发明专利中的直接再生方法不涉及使用酸、碱等物质，不会产生二次污染。

本公开的目的可以通过以下技术方案实现：

第一方面，本公开公开了一种磷酸铁锂正极材料，包括碳纳米管和磷酸铁锂粉末，使用1:1乙醇水溶液作为分散剂，将2～10％(wt)的碳纳米管、5～30％(wt)的葡萄糖和10％(at)的Li₂CO₃加入到磷酸铁锂粉末中，完全混合；

混合物在80℃下干燥，研磨并精炼；

将研磨后粉末在氩气的条件下，先在200～600℃的条件下保持2h，再升温至400～800℃保持12h，获得所述磷酸铁锂正极材料。

在一些公开中，碳纳米管含量为5％(wt)，葡萄糖含量为15％(wt)；或者，碳纳米管含量为3％(wt)，葡萄糖含量为9％(wt)；或者，碳纳米管含量为10％(wt)，葡萄糖含量为30％(wt)。

在一些公开中，磷酸铁锂粉末制备包括以下步骤：

对磷酸铁锂电池充分放电至0.6V以下，然后进行拆解，整个过程在充满氩气(水氧指标均小于0.01ppm)的环境中进行；

将拆解得到的正极片浸泡于离子水中，进行超声分离出LFP粉末；

在80℃下干燥后，得到的粉末为磷酸铁锂粉末。

在一些公开中，对碳纳米管进行改性，将碳纳米管在300～800℃条件下加热1h；

加热完成后，加入浓硝酸，在100℃条件下加热回流10h，使其羟化和羧化；用去离子水洗涤并在100℃下干燥2h，得到所述改性碳纳米管。

第二方面，本公开公开了一种磷酸铁锂正极材料的再生方法，包括以下步骤：

使用1:1乙醇水溶液作为分散剂，将2～10％(wt)的碳纳米管、5～30％(wt)的葡萄糖和10％(at)的Li₂CO₃加入到磷酸铁锂粉末中，完全混合；