磷酸铁锂正极材料的再生方法、磷酸铁锂正极材料及应用技术

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。容量保持率。容量保持率。

【技术实现步骤摘要】
磷酸铁锂正极材料的再生方法、磷酸铁锂正极材料及应用


[0001]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。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]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。本专利技术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。
[0004]本公开的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]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；
[0006]混合物在80℃下干燥，研磨并精炼；
[0007]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。
[0008]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)。
[0009]在一些公开中，磷酸铁锂粉末制备包括以下步骤：
[0010]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；
[0011]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；
[0012]在80℃下干燥后，得到的粉末为磷酸铁锂粉末。
[0013]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；
[0014]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。
[0015]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：
[0016]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；
[0017]混合物在80℃下干燥，研磨并精炼；
[0018]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。
[0019]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)。
[0020]在一些公开中，磷酸铁锂粉末制备包括以下步骤：
[0021]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；
[0022]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；
[0023]在80℃下干燥后，得到的粉末为磷酸铁锂粉末。
[0024]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；
[0025]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。
[0026]在一些公开中，碳纳米管加热条件为360℃、480℃或者600℃。
[0027]第三方面，本公开公开了第一方面的材料或第二方面所述的材料制备方法制备的材料应用于锂电池中作为正极材料。
[0028]本公开的有益效果：
[0029]本公开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。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为扫描电镜图，(a)为未作再生处理的废旧磷酸铁锂(W
‑
LFP),(b)为再生处理后的废旧磷酸铁锂(W
‑
LFP)；
[0032]图2为N
‑
LFP，W
‑
LFP，R
‑
LFP的完整XPS谱图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
[0034]实施例1.一种碳纳米管的修饰方法
[0035]将碳纳米管置于高温炉中，在空气条件下480℃加热1h，以氧化煅烧并去除结晶性差的杂质。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；用去离子水洗涤至中性并在100℃下干燥2h，得到改性碳纳米管。
[0036]实施例2.一种碳纳米管的修饰方法
[0037]将碳纳米管置于高温炉中，在空气条件下360℃加热1h,以氧化煅烧并去除杂质。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，得到改性碳纳米管。
[0038]实施例3.一种碳纳米管的修饰方法
[0039]将碳纳米管置于高温炉中，在空气条件下600℃加热1h,以氧化煅烧并去除杂质。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，得到改性碳纳米管。
[0040]实施例4.未作再生处理的废旧磷酸铁锂(W
‑
LFP)处理
[0041]将废旧磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于，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)。3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于，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。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于，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。5.一种磷酸铁锂正极材料的再生方法，其特征在于，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L...

【专利技术属性】
技术研发人员：王舒涵，戚彩，谢泽昕，毕菲娅，谌婷红，张明道，靳亚超，宋力，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：