[发明专利]利用回收锂制备磷酸铁锂正极材料的方法

说明书

本发明提供了一种利用回收锂制备磷酸铁锂正极材料的方法。该方法包括：步骤S1，采用草酸对废旧锂离子电池进行酸浸反应，得到酸浸后浆液，酸浸的温度为30～60℃；步骤S2，调节酸浸后浆液的pH值至9～13后进行固液分离，得到草酸锂溶液和固渣；步骤S3，对包含磷酸铁、碳源和草酸锂溶液的混合浆料进行喷雾造粒，得到前驱体；步骤S4，在氮气或惰性气体中，对前驱体进行烧结得到磷酸铁锂正极材料。本申请通过使用旧电池中回收的草酸锂作为锂源，直接将回收得到的草酸锂溶液与磷酸铁、碳源混合喷雾造粒，省却了球磨的过程，做到了锂的回收利用，大大降低了喷雾工艺的成本。

技术领域

本发明涉及材料回收技术领域，具体而言，涉及一种利用回收锂制备磷酸铁锂正极材料的方法。

背景技术

自1996年日本的NTT首次揭露A_yMPO₄(A为碱金属，M为Co Fe两者之组合，例如：LiFeCoPO₄)的橄榄石结构的锂电池正极材料之后，该材料由于价格更低廉且不会造成环境污染受到了广泛关注，而磷酸铁锂则是此类材料中最具特色和应用价值的材料。

由于产物粒径不易控制，分布不均匀，形貌不规则等原因，煅烧合成磷酸铁锂方法逐渐被喷雾造粒法替代。在喷雾造粒法中，一般采用硫酸铁或其他可溶性铁盐为铁源，以磷酸或者磷酸盐为磷源，以NaOH为pH调节剂，采用沉淀法制得磷酸铁，然后用喷雾造粒法造粒，造粒时一般采用碳酸锂为锂源，与磷酸铁溶液充分混合后球磨，粒径达到标准后进行喷雾造粒，然后将所造的颗粒放入钵内进行两段烧结，从而得到高性能磷酸铁锂材料。然而随着市场对碳酸锂需求的不断增大使碳酸锂价格飞涨，导致基于碳酸锂的喷雾造粒法的制造成本偏高，产品市场竞争力减弱。同时，由于碳酸锂颗粒大，通常对包含碳酸锂颗粒的固体混合物颗粒的球磨时间较长，使含固浆中固含量提升困难，并且还有喷雾能耗高和固相分散均一性差的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用回收锂制备磷酸铁锂正极材料的方法，以解决现有技术中喷雾法制备磷酸铁锂成本较高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种利用回收锂制备磷酸铁锂正极材料的方法，该方法包括：步骤S1，采用草酸对废旧锂离子电池进行酸浸反应，得到酸浸后浆液，酸浸的温度为30～60℃；步骤S2，调节酸浸后浆液的pH值至9～13后进行固液分离，得到草酸锂溶液和固渣；步骤S3，对包含磷酸铁、碳源和草酸锂溶液的混合浆料进行喷雾造粒，得到前驱体；步骤S4，在氮气或惰性气体中，对前驱体进行烧结得到磷酸铁锂正极材料。

进一步地，上述废旧锂离子电池为废旧三元锂离子电池，步骤S1中，草酸的用量为理论消耗量的95～105％，草酸以浓度为50～100g/L的草酸溶液形式添加。

进一步地，调节上述酸浸后浆液的pH值至9～11后进行固液分离。

进一步地，上述磷酸铁的粒度为100～300nm。

进一步地，上述混合浆料的固含量为2％～50％、磷酸铁和草酸锂的量比为1.05:1～1:1。

进一步地，上述步骤S3包括：步骤S31，用水稀释草酸锂溶液，得到稀释液，稀释液中草酸锂的含量为20～80g/L；步骤S32，将碳源和磷酸铁与稀释液混合，得到混合浆料，混合浆料的固含量为6％～40％，优选为10％～25％。

进一步地，上述混合浆料中还包括固体草酸锂，步骤S3包括：将固体草酸锂、磷酸铁、碳源和草酸锂溶液混合，得到混合浆料，混合浆料中的固含量为8％～40％。

进一步地，上述碳源选自葡萄糖、蔗糖和麦芽糖中的一种或多种，优选混合浆料中碳源的浓度为10～35wt.％。

进一步地，上述喷雾造粒的进风温度为180～300℃，喷雾造粒的出风温度为80～120℃。