[发明专利]一种碳复合磷酸钒的修复方法

说明书

本发明提供一种碳复合磷酸钒的修复方法，包括以下步骤：步骤1、检测待修复碳复合磷酸钒的钒溶出率和元素含量，判断碳复合磷酸钒失效程度和元素含量比例是否失衡；步骤2、将包覆还原剂与待修复碳复合磷酸钒混合，所述包覆还原剂的加入量根据待修复碳复合磷酸钒的钒溶出率计算得出；步骤3、将混合物料高温处理，得到修复后的碳复合磷酸钒。该修复方法能使因在空气中长期放置被氧化发生变质的材料有效的修复再生，修复得到的碳复合磷酸钒晶体结构无杂相，晶相与变质前无明显差异，且再生后材料的钒溶出率重新恢复至低于2000mg/kg的水平。

技术领域

本发明涉及锂离子和钠离子电池材料技术和修复技术，尤其涉及一种碳复 合磷酸钒的修复方法。

背景技术

磷酸钒(VPO₄)作为一种钒化合物，被广泛应用于锂离子电池和钠离子 电池正极材料合成中，例如具有NASICON结构的磷酸钒锂(Li₃V₂P(O₄)₃)、 氟磷酸钒锂(LiVPO₄F)、氟磷酸钒钠(Na₃V₂(PO₄)₂F₃)等等，被大量研究 和报道。在实际应用中，磷酸钒更多的是与碳结合形成碳复合磷酸钒 (VPO₄/C)，从而提高材料的导电性和稳定性。

然而，磷酸钒中3价钒(Ⅲ)在空气中会被缓慢地氧化成4价钒(IV)化 合物导致磷酸钒发生变质，而现有方法制备的碳复合磷酸钒中碳的复合形式 存在缺陷，导致制备的碳复合磷酸钒在实际应用中也存在不同程度的变质。 碳复合磷酸钒的这种变质情况会影响材料的实际应用，如在LiVPO₄F的制备 过程中使用的含有大量高价钒的VPO₄/C会导致最终得到的样品中氟含量的 损失以及杂相磷酸钒锂等的产生，大幅影响产品的纯度和性能。

如何将含有大量高价钒的VPO₄/C以及已经因长期放置而发生变质的 VPO₄/C进行加工修复实现制备出超低含量高价钒的VPO₄/C的再生，成为了 降低VPO₄/C成本和避免资源浪费的关键。现有技术回收方法多是结合了物 理方法的冶金方法，包括湿法冶金，活法冶金等，以含钒金属离子溶液以及 磷酸根形式回收磷酸钒中各元素。但此类方法不仅耗能高、工艺复杂且存在 污染环境的可能，同时也完全打破了材料原有的晶型结构，而此类碳复合磷 酸钒的更大的价值来源于其本身的晶格结构和碳复合形式。因此，若可以在 此磷酸钒基础上直接进行修复再生，直接回收利用，则会产生更大的经济效 益，提高材料的可重复利用性。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前碳复合磷酸钒因长期氧化导致材料中钒价 态发生变化，且无简单高效修复方法的问题，提出一种碳复合磷酸钒的修复 方法，该修复方法能使因在空气中长期放置被氧化发生变质的材料有效的修 复再生，修复得到的碳复合磷酸钒晶体结构无杂相，晶相与变质前无明显差 异，且再生后材料的钒溶出率重新恢复至低于2000mg/kg的水平。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种碳复合磷酸钒的修复 方法，包括以下步骤：

步骤1、检测待修复碳复合磷酸钒的钒溶出率和元素含量，判断碳复合磷酸 钒失效程度和元素含量比例是否失衡；

步骤2、将包覆还原剂与待修复碳复合磷酸钒混合，所述包覆还原剂的加入 量根据待修复碳复合磷酸钒的钒溶出率计算得出；

步骤3、将混合物料高温处理，得到修复后的碳复合磷酸钒。

进一步地，步骤1检测元素含量包括钒、磷和碳含量的测试；钒元素测 试采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)或电位滴定法测试；磷元素采用 紫外分光光度法测定；碳元素含量采用碳硫仪测试。需已知待修复磷酸钒原 始制备时各元素含量。