【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池回收，尤其是涉及回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法。
技术介绍
1、可再生能源和清洁能源的研究备受关注。锂离子电池作为一种高能量密度和长循环寿命的电池，被广泛应用于电动汽车和储能系统中。然而，随着锂离子电池的逐渐普及和更新换代，废旧电池的处理和资源回收问题日益突出。因此，亟需开发一种高效、环保的磷锂电池回收方法，从而解决环境问题、回收元素资源，并实现回收产物的高效利用。
2、由于锂电池和电解水析氧反应催化剂在过渡金属元素上的高度重叠，有望通过回收废旧锂电池的方式，提取并利用锂电池中富含的过渡金属元素，得到高效的电催化剂。近年，通过可再生电力(如风电、光伏)实现电解水制氢技术今年发展迅速，该技术不仅可以解决新能源的间歇性和地域性问题，而且未来有望实现分布式制氢。然而总的电解水效率受制于电解水阳极析氧反应的效率，该反应动力学缓慢，需要高效的催化剂降低反应能垒。目前，贵金属催化剂如二氧化铱被认为是高效的析氧催化剂，但其昂贵的价格导致了电解水制氢成本居高不下。而兼具储量丰富、价格低廉和高效的催化性能的过渡金属催化剂，在近年备受关注。回收锂电池中的过渡金属化合物，并进一步制备电催化剂，有望同时解决废旧电池的处置、回收问题和电解水成本居高不下的问题。
3、目前，废旧电池中的磷酸铁锂电池是一种常见的电池类型，占据了锂离子电池市场的显著份额，已被广泛应用于电动汽车、储能系统等领域。磷酸铁锂电池的正极材料往往包含丰富的铁、磷等元素资源，可以通过有效的回收和再利用，将
4、现有的将废弃磷酸铁锂正极材料回收用于制备析氧催化剂的研究仍主要集中在以下两个方面：其一，聚焦于废弃磷酸铁锂正极粉末复合结构的合成(如cn113355690a中公开的lifepo4@ni(oh)2异质复合催化剂材料)。然而，鲜少关注对于废弃磷酸铁锂正极材料中残存锂的合理利用。废弃磷酸铁锂正极材料中的高价值元素主要是锂，而锂元素一般不作为析氧反应的活性金属位点，是否可以将锂从催化剂结构中预提取出来仍缺乏相应关注。其二，现有的将废弃磷酸铁锂正极材料回收用于制备析氧催化剂的研究聚焦于直接破坏磷酸铁锂材料的结构，如采用强酸试剂将磷酸铁锂中过渡金属元素铁溶出，后将溶出的含铁组分进一步作为原料输入到析氧催化剂的合成中(如cn111659399a中公开的一种方法)。然而，上述方法涉及强酸试剂的使用，不环保，且涉及额外的对磷酸铁锂结构的破坏步骤。
5、因此，亟需一种可以实现对废旧电池中锂元素的有效回收，同时可以进一步增强复合催化剂的对析氧反应的催化性能的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了提供回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，通过回收退役磷酸铁锂电池正极材料并包覆修饰氧化镍，镍的硫化物，镍的硒化物，镍的磷化物，或镍的氮化物等并进一步浸出锂的方式，同时制备出高效的析氧反应复合催化剂并提取出废旧磷酸铁锂正极中的元素锂。以较低的成本处理了废旧磷酸铁锂电池，并实现了高效地回收再利用。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术的目的在于提供一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，所述方法包括以下步骤：
4、(1)通过经过循环后废旧的磷酸铁锂动力电池获得正极极片，分离正极极片中的正极材料和集流体，将所得的正极材料制备成正极材料粉末，通过所得的正极材料粉末回收退役磷酸铁锂粉末；
5、(2)将步骤(1)回收的退役磷酸铁锂粉末和镍化物包覆原料混合进行反应，获取镍化物包覆磷酸铁锂材料的复合结构；
6、((3)将步骤(2)获得的镍化物包覆磷酸铁锂材料的复合结构浸泡在氧化性溶剂中，溶出镍化物包覆磷酸铁锂材料的复合结构中剩余的锂离子，从浸泡溶液中分离出所需要的电解水析氧反应催化剂；含锂离子的浸泡液采用进一步重结晶的方式沉降成锂盐，将锂元素提取出来。
7、进一步地，所述方法包括如下步骤：
8、(1)预处理步骤，将经过循环后废旧的磷酸铁锂动力电池在充分放电后拆解，使用有机溶剂清洗正极片表面副反应产物及残存锂盐电解液后得到正极极片。通过热水浸泡或其他方式分离正极材料和集流体，将得到的正极材料干燥、研磨成粉末。收集正极材料粉末后经有机溶剂洗涤、干燥，得到退役磷酸铁锂粉末。
9、(2)镍化物包覆退役磷酸铁锂复合材料制备步骤，包括将回收的磷酸铁锂和包覆原料混合进行反应，反应结束后，获取镍化物包覆磷酸铁锂材料的复合结构。
10、(3)锂离子回收步骤，将获得的镍化物包覆磷酸铁锂材料的复合结构浸泡在氧化性溶剂中，溶出镍化物包覆磷酸铁锂材料的复合结构中剩余的锂离子，从浸泡溶液中分离出所需要的电解水析氧反应催化剂复合材料。含锂离子的浸泡液采用进一步重结晶的方式沉降成锂盐，将锂元素提取出来。
11、(4)电极制备步骤，将(3)中分离出的电解水析氧反应催化剂复合材料、导电剂、粘结剂混合均匀分散在溶剂中得到分散液，将分散液滴加在目标电极上获得电解水阳极电极。
12、进一步地，所述方法包括如下步骤：
13、(1)预处理步骤，将经过循环后废旧的磷酸铁锂动力电池在充分放电后拆解，使用有机溶剂碳酸二甲酯清洗正极片表面副反应产物及残存锂盐电解液后得到正极极片。通过如热水浸泡的方式分离正极材料和集流体，将得到的正极材料干燥、研磨成粉末。收集正极材料粉末后经有机溶剂如n-甲基吡咯烷酮洗涤(去除粘结剂聚偏二氟乙烯pvdf)、干燥，得到退役磷酸铁锂粉末。
14、(2)镍化物包覆退役磷酸铁锂复合材料制备步骤，采用一步法水热/溶剂热法或两步法(水热/溶剂热法加进一步的高温硫化、硒化或磷化等)进行制备。所述一步法包括将退役的磷酸铁锂和镍化物包覆原料(包括镍源或包括镍源和阴离子源)混合并转移至水热釜进行反应，在搅拌状态下，升温至150～300℃反应30-360分钟在磷酸铁锂表面制备包覆层，反应结束后，收集产物并洗涤、干燥后得到镍化物包覆磷酸铁锂复合结构材料。
15、可选的，镍源包括乙酰丙酮镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍等的一种或多种，阴离子源包括硫脲、硫代硫酸钠、硫粉、硒粉、氧化硒、磷酸二氢铵、磷粉、次磷酸钠等中的一种或多种，分散液包括均三甲苯、二甲基甲酰胺、苯甲醇、二甘醇、乙醇、水等中的一种或多种。
16、可选的，添加剂包括十六胺、油酸、辛胺、油胺、双十二烷基胺、乙二胺四乙酸、尿素等中的一种或多种。两步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，在步骤(3)后，还包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，步骤(1)具体包括如下过程：
4.根据权利要求1所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，步骤(2)中，镍化物包覆磷酸铁锂材料的复合结构包括磷酸铁锂颗粒和包覆磷酸铁锂颗粒的包覆层，包覆层的厚度为磷酸铁锂颗粒直径的1/5以内；
5.根据权利要求1所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述镍化物包覆磷酸铁锂材料的复合结构是经一步法水热/溶剂热法或两步法制成的。
6.根据权利要求5所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电
7.根据权利要求6所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，所述镍化物包覆原料还包括阴离子源；
8.根据权利要求5所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，所述两步法包括如下步骤：
9.根据权利要求1所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氧化性溶剂为标准电极电位超过磷酸铁锂标准电极电位的溶液；
...【技术特征摘要】
1.一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，在步骤(3)后，还包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，步骤(1)具体包括如下过程：
4.根据权利要求1所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，步骤(2)中，镍化物包覆磷酸铁锂材料的复合结构包括磷酸铁锂颗粒和包覆磷酸铁锂颗粒的包覆层，包覆层的厚度为磷酸铁锂颗粒直径的1/5以内；
5.根据权利要求1所述的一种回收废旧磷酸铁锂正极粉末用于制备高性能电解水阳极催化剂及提取锂元素的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述镍化物包覆磷酸铁锂材料的复合结构...
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