【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂金属电池，具体涉及一种瞬态高温冲击回收修复磷酸铁锂正极材料的方法及应用。
技术介绍
1、磷酸铁锂(lifepo4,lfp)电池因其高可持续性、热稳定性、使用寿命长、成本低等特点，在锂离子电池(libs)领域备受关注。这些优势使lfp电池占据了整个libs市场的三分之一以上，目前在电动工具、电动公交车和电网储能领域占据主导地位，同时也导致了越来越多的废旧电池。这些废电池处理不当会造成大量资源浪费，并对环境产生重大影响。遗憾的是，基于湿法冶金的传统电池回收不仅会产生大量污染物和废水排放，而且由于lfp的价值有限，在经济上无利可图，从而破坏了资源利用的可持续性。lfp材料的直接回收通过保留和修复活性材料的结构以供电池再利用，从而使其具有更简单的路线，显著减少排放，并大大提高了lfp回收的利润。在老化或降解的lfp中，材料失效通常有三点原因：(1)活性锂的减少，活性锂再长期循环过程中，一方面会在负极形成sei膜，另一方面会与电解液进行反应，生成各种无机锂或者有机锂的化合物，这些物质不存在电化学活性；(2)与li/fe混排有关，活性锂的减少导致形成li空位(liv)，fe占据li位(feli)，以及晶体单元内的li/fe反位，这三种缺陷几乎总是共存的，由于锂离子在lfp中的传输是一维的，这些反位的li/fe缺陷(feli，li/fe反位)不可避免地阻碍了锂离子的扩散；(3)碳包覆层的脱落，随着锂离子电池的长期循环，电池内部温度升高，并且lfp的均一性较差，某些地方升温较快，导致这些地方的碳层较早的脱落。这些是lfp中容量下
2、传统的直接回收需要高温退火数小时，与lfp再合成相比，这不仅导致处理时间长，能耗高，而且还需要多个预处理步骤来去除其他杂质(例如lfp电极中的粘合剂和al集流器)，以避免在后期烧结过程中发生有害的副反应。显然，这些预处理增加了再生过程的复杂性，损害了lfp循环的可持续性。
3、因此，亟待提供一种快速、高效回收并修复磷酸铁锂正极材料的方法。
技术实现思路
1、基于现有技术存在的缺陷，本专利技术的第一目的在于提供一种回收修复磷酸铁锂正极材料的方法；本专利技术的第二目的在于提供一种修复的磷酸铁锂正极材料；本专利技术的第三目的在于提供该方法回收修复制备获得的磷酸铁锂正极材料在制备锂离子电池中的应用；本专利技术的第四目的在于提供一种包含该修复的磷酸铁锂正极材料的锂离子电池。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案得以实现：
3、一方面，本专利技术提供一种回收修复磷酸铁锂正极材料的方法，其包括如下步骤：
4、步骤一，将废料电池中取出的磷酸铁锂极片置于碳纸上，在氩气氛围下进行短暂高温冲击，使磷酸铁锂极片表面上的粘结剂碳化失活并分离铝箔，得到剥离后的磷酸铁锂粉末；
5、步骤二，将剥离后的磷酸铁锂粉末球磨分散均匀，加入到氢氧化锂水溶液中搅拌反应，补充缺失的锂；
6、步骤三，将步骤二中反应后的溶液进行离心，离心后的固体产物真空干燥；
7、步骤四，将真空干燥后的固体产物置于坩埚中，在氩气氛围下进行瞬态高温冲击，得到修复后的磷酸铁锂正极材料。
8、考虑到传统工艺回收的缺陷，本专利技术中，专利技术人采用瞬态高温冲击(hts)技术，与传统的高温制造工艺不同，hts在瞬间通过巨大的能量驱动，可以在秒或毫秒的时间内达到3000k的峰值温度，具有超快的升降温速率，而且该方法制备的产物大多只在局部范围内有极小的吉布斯自由能，并非最稳定的状态，是热力学不稳定的产物。这种动力学主导的特征，使其在新型材料(比如常规方法无法获得的高熵成分、热力学亚稳相和表面富缺陷)的探索及可控制备中展现出巨大的优势。这是一种在晶格结构中诱导反定位锂-铁对快速、无扩散“跳跃”运动的方法。这一过程促进了锂-铁原子在原子间水平上的快速和连贯的重新排序。令人印象深刻的是，这种重新配置在短短几毫秒内展开，这对于任何有害的副反应(杂质产生，相破坏等)的发生来说太短了，展示了高温超导在不损害材料完整性的情况下操纵原子结构的效率和精度。同时，hts工艺可以选择性地使聚偏二氟乙烯(pvdf)粘结剂瞬间碳化，在lfp颗粒上形成掺氟碳涂层；当复合cei与表面补锂结合时，可显著提高电子电导率和锂电导率，从而使再生后的lfp具有较高的电化学性能。通过这种快速高效的hts工艺也证明了本专利技术的技术方案具有显着的技术经济和环境效益，从而促进了更可持续的电池循环方法。
9、上述的方法中，优选地，所述电池选自磷酸铁锂动力电池、储能基站磷酸铁锂电池或循环soc≥70％的磷酸铁锂电池；但不限于此。
10、上述的方法中，优选地，所述电池放电至2v以下后取出磷酸铁锂片。
11、上述的方法中，优选地，在步骤一中，所述短暂高温冲击的条件为温度400～500℃，电压60～75v，电流25～30a，冲击时间1～3s。
12、上述的方法中，优选地，所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯；但不限于此。
13、上述的方法中，优选地，在步骤二中，所述氢氧化锂水溶液的浓度为0.05～0.5mol/l。
14、上述的方法中，优选地，在步骤二中，所述搅拌反应的温度为40～60℃，反应时间为20～40min。
15、上述的方法中，优选地，在步骤三中，所述离心的转速为5000～8000r/min。
16、上述的方法中，优选地，所述真空干燥的温度为60～80℃，干燥时间为2～5h。
17、上述的方法中，优选地，在步骤四中，所述瞬态高温冲击的条件为温度650～750℃，电压100～120v，电流70～90a，冲击时间20～30s。
18、另一方面，本专利技术还提供一种修复的磷酸铁锂正极材料，其采用上述的方法回收修复制备获得。
19、再一方面，本专利技术还提供上述的方法回收修复制备获得的磷酸铁锂正极材料或上述的修复的磷酸铁锂正极材料在制备锂离子电池中的应用。
20、再一方面，本专利技术还提供一种锂离子电池，其包括上述的方法回收修复制备获得的磷酸铁锂正极材料或上述的修复的磷酸铁锂正极材料。
21、本专利技术的有益效果：
22、本专利技术利用瞬态高温冲击技术在不损害材料完整性的情况下，快速高效的对磷酸铁锂极片废料进行修复，同时使磷酸铁锂极片废料表面的pvdf粘结剂瞬间碳化，在磷酸铁锂颗粒上形成掺f碳涂层；当复合cei与表面补锂结合时，可显著提高电子电导率和锂电导率，从而使再生后的磷酸铁锂正极材料具有较高的电化学性能。
23、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明。
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1.一种回收修复磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电池选自磷酸铁锂动力电池、储能基站磷酸铁锂电池或循环SOC≥70％的磷酸铁锂电池；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤一中，所述短暂高温冲击的条件为温度400～500℃，电压60～75V，电流25～30A，冲击时间1～3s；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤二中，所述氢氧化锂水溶液的浓度为0.05～0.5mol/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤二中，所述搅拌反应的温度为40～60℃，反应时间为20～40min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤三中，所述离心的转速为5000～8000r/min；
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤四中，所述瞬态高温冲击的条件为温度650～750℃，电压100～120V，电流70～90A，冲击时间20～30s。
8.一种修复的磷酸铁锂正极材料，其采用权利要求1～7任一项所述
9.权利要求1～7任一项所述的方法回收修复制备获得的磷酸铁锂正极材料或权利要求8所述的修复的磷酸铁锂正极材料在制备锂离子电池中的应用。
10.一种锂离子电池，其包括权利要求1～7任一项所述的方法回收修复制备获得的磷酸铁锂正极材料或权利要求8所述的修复的磷酸铁锂正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种回收修复磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电池选自磷酸铁锂动力电池、储能基站磷酸铁锂电池或循环soc≥70％的磷酸铁锂电池；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤一中，所述短暂高温冲击的条件为温度400～500℃，电压60～75v，电流25～30a，冲击时间1～3s；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤二中，所述氢氧化锂水溶液的浓度为0.05～0.5mol/l。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤二中，所述搅拌反应的温度为40～60℃，反应时间为20～40min。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵向阳，张林威，赵世彬，李华伟，陈伟，宋柯晟，
申请(专利权)人：盛虹动能科技泰州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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