[发明专利]一种磷酸铁锂正极材料火法直接修复再生的改性方法

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂正极材料火法直接修复再生的改性方法，包括以下步骤：1）将装有磷酸铁锂废粉的陶瓷坩埚放入马弗炉中，在空气或氧气的气氛条件下进行焙烧，得到焙砂；2）将焙砂加入到加有分散介质的球磨机中，并同时加入锂源、铁源、磷源，碳源、铝源和活化剂进行球磨；3）将球磨后混料利用喷雾干燥机进行喷雾干燥，得到磷酸铁锂前驱体；4）将干燥后前驱体加入马弗炉中，在惰性气体保护下进行烧结，烧结温度为680℃‑800℃，烧结时间8h‑12h，得到磷酸铁锂产品。本发明在磷酸铁锂废料修复过程中利用铝离子掺杂并结合碳包覆相结合的方法共同改性，极大提高产品的导电性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及一种磷酸铁锂正极材料的再生修复方法，特别涉及一种磷酸铁锂废粉掺杂Al的火法直接修复制备电池级磷酸铁锂的方法。

背景技术

随着清洁能源低碳安全高效利用，新能源、绿色环保等产业加快发展，可再生能源装机容量比重及发电量比重将大幅提高。到2025年，新型储能装机容量达到3000万千瓦以上，2030年抽水蓄能电站装机容量将达到1.2亿千瓦左右。近几年，国家大力推广新能源汽车，新能源汽车销量出现爆发式增长，且大多以磷酸铁锂电池为主，新能源汽车的大量使用，必定会带来大规模动力电池的退役。如何有效处理废弃电池，变废为宝，这成为人们一直关注的话题。

目前废旧LFPBs材料的回收技术根据回收原理不同主要分为固相回收技术和湿法回收技术。废旧LFPBs材料固相回收一般是通过煅烧去除有机粘结剂，使LFP粉末与铝箔片分离，获得LFP废料，之后再在其中加入适量原料以得到所需的锂、铁、磷的摩尔比，经固相法合成新的LFP正极材料，完成材料的修复。

专利CN201810887735.9（一种磷酸铁锂废粉火法直接修复制备电池级磷酸铁锂的方法）通过氧化焙烧、配料、干燥和烧结，筛分除铁的方式直接修复得到电池级磷酸铁锂，但是此方法有一定的局限性，对原料的要求较高，修复所得的产物电化学性能波动较大，只能勉强达到储能型磷酸铁锂电池的标准，所用分散剂为酒精，有一定的安全风险。

专利CN201110223737.6（一种锂铝掺杂碳包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法）在利用LiOH为锂源，FeSO₄为铁源，NH₄H₂PO₄为磷源，以葡萄糖为碳源，加入Al(OH)₃为铝源引入掺杂铝正离子，采用微波烧结法制备掺杂铝的碳包覆磷酸铁锂（Li(Al，Li)_XFe_1-2XPO₄/C）正极材料超细粉体。此方法获得的Li(Al，Li)_0.02Fe_0.96PO₄/C样品1C倍率性能为141.7mAh/g比LiFePO₄/C样品的1C倍率性能113.6mAh/g有显著提高。同时本方法也是在原生磷酸铁锂制备过程中进行掺杂铝，其应用为硫酸铁制备磷酸铁锂工艺。

综上所述，由于磷酸铁锂废料再生修复得到的电池级磷酸铁锂电化学性能较差，且铝的掺杂能显著提高其电化学性能，在废旧电池里铝也是主要杂质之一，因此在废旧磷酸铁锂修复过程中掺杂铝离子以此来提高其电化学性能的研究具有巨大意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的磷酸铁锂废粉再生修复技术的不足，开发一种可提高修复样品性能的掺杂铝离子的电池级磷酸铁锂正极材料的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磷酸铁锂正极材料火法直接再生修复的改性方法，包括以下步骤：

A1、中温除杂并活化：将装有磷酸铁锂废粉的陶瓷坩埚放入马弗炉中，在空气或氧气的气氛条件下进行中温除杂，得到除杂后的磷酸三价铁锂和氧化铁的混合物焙砂。

A2、球磨：将步骤A1所得的混合物焙砂中加入到加有分散介质的球磨机中，并同时加入锂源、铁源、磷源、碳源、铝源和活化剂进行球磨，得到球磨后混料。