本申請(qǐng)涉及電池的，具體涉及一種液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法、正極極片及電池。

背景技術(shù)：

1、磷酸鐵鋰電池作為現(xiàn)代能源存儲(chǔ)的重要成員，在新能源汽車、大型儲(chǔ)能系統(tǒng)以及便攜式電子設(shè)備中表現(xiàn)突出。通常磷酸鐵鋰電池的循環(huán)次數(shù)一般在500～2000次之間，在達(dá)到3～5年的使用年限后將會(huì)做退役處理，電池退役的主要原因磷酸鐵鋰電池正極材料在充放電期間出現(xiàn)鋰空位缺陷和鋰位點(diǎn)被鐵占位，導(dǎo)致鐵發(fā)生氧化，同時(shí)誘導(dǎo)自身結(jié)構(gòu)中部分fe2+遷移到鋰位點(diǎn)，形成反應(yīng)缺陷，進(jìn)而阻斷了li2+的擴(kuò)散途徑。

2、在一些相關(guān)技術(shù)中，退役磷酸鐵鋰電池被直接填埋或以不恰當(dāng)?shù)姆绞教幹?，其中包含的有毒有機(jī)物、有機(jī)電解液和金屬離子會(huì)逐漸滲入土壤和地下水中，將導(dǎo)致環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的問(wèn)題。目前通常通過(guò)固相燒結(jié)法、電化學(xué)法和水熱法對(duì)廢舊磷酸鐵鋰進(jìn)行再生處理，要求反應(yīng)處理溫度較高，并且存在補(bǔ)鋰過(guò)程反應(yīng)不均勻性，對(duì)于缺鋰位點(diǎn)補(bǔ)充效果較差的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中提到的至少一個(gè)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法、正極極片及電池，能夠在較為溫和的液相環(huán)境中實(shí)現(xiàn)補(bǔ)鋰，并且通過(guò)液相環(huán)境使得可溶性li+均勻分布，在溶液中自由擴(kuò)散移動(dòng)，從而使得li+更加充分地與補(bǔ)充位點(diǎn)接觸，提高了缺鋰位點(diǎn)補(bǔ)充效果。

2、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的具體技術(shù)方案如下：

3、第一方面，提供一種液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法，所述方法包括：

4、對(duì)廢舊磷酸鐵鋰材料進(jìn)行預(yù)處理，以獲得預(yù)處理磷酸鐵鋰正極片；

5、將所述預(yù)處理磷酸鐵鋰正極片浸沒(méi)于去離子液中，以獲得剝離磷酸鐵鋰；

6、配置補(bǔ)鋰溶液，并將所述剝離磷酸鐵鋰浸沒(méi)于所述補(bǔ)鋰溶液中，惰性氣氛下，反應(yīng)第一預(yù)設(shè)時(shí)間后獲得反應(yīng)后混合物；

7、分離所述反應(yīng)后混合物中固體，并干燥所述固體得到再生磷酸鐵鋰材料。

8、在一個(gè)具體的實(shí)施例中，將所述預(yù)處理磷酸鐵鋰正極片浸沒(méi)于去離子液中，以獲得剝離磷酸鐵鋰，具體包括：將所述預(yù)處理磷酸鐵鋰正極片浸沒(méi)于去離子水中，并保持第二預(yù)設(shè)時(shí)間，獲得分離出的磷酸鐵鋰；將所述分離出的磷酸鐵鋰依次置于鼓風(fēng)烘箱和真空烘箱中烘干，以獲得所述剝離磷酸鐵鋰。

9、在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述方法還包括：所述去離子水的溫度設(shè)置為60～100℃；所述第二預(yù)設(shè)時(shí)間為3～5min；所述鼓風(fēng)烘箱中干燥時(shí)間為24～48h；所述真空烘箱中干燥時(shí)間為24～48h。

10、在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述剝離磷酸鐵鋰為片狀或者顆粒狀，片狀的剝離磷酸鐵鋰的表面積范圍為1.5～4mm2；顆粒狀的剝離磷酸鐵鋰的顆粒大小為20～100目。

11、在一個(gè)具體的實(shí)施例中，將鋰鹽、還原性物質(zhì)以及極性溶劑按照預(yù)設(shè)比例混合形成混合液，并調(diào)節(jié)所述混合液ph值為預(yù)設(shè)ph值，以獲得所述補(bǔ)鋰溶液；將所述剝離磷酸鐵鋰浸沒(méi)于所述補(bǔ)鋰溶液中，保持密封狀態(tài)，并設(shè)置所述惰性氣氛下，加熱、攪拌反應(yīng)所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間。

12、在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)ph值為8～12；所述加熱溫度為40～100℃，所述攪拌速度為500～1500rpm；所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間為2～6h。

13、在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述鋰鹽至少包括氯化鋰、碘化鋰、磷酸鋰、碳酸鋰、氫氧化鋰、溴化鋰、硝酸鋰、硫酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、醋酸鋰、雙草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰或者丙烯酸鋰中的其中一種或多種；

14、所述還原性物質(zhì)至少包括氫化鋁鋰、硫氰酸鈉、硫化鈉、抗壞血酸、檸檬酸、葡萄糖、果糖、乳糖、麥芽糖、三(1-吡唑基)硼氫化鉀、三乙酰氧基硼氫化鈉、亞硫酸鈉、四水合氯化亞鐵或者氯化亞錫中的一種或者多種；

15、所述極性溶劑至少包括乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、二甲基亞砜、甘油、乙腈、四氫呋喃、乙酸、n,n-二甲基酰胺、吡啶、二甲基乙酰胺、二惡烷、n-甲基吡咯烷酮或者六甲基磷酸酰銨中的一種或者多種；

16、所述惰性氣氛至少包括氮?dú)狻鍤饣蛘吆庵械囊环N或者多種。

17、在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述方法還包括：采用離心設(shè)備分離所述反應(yīng)后混合物中固體，其中所述離心設(shè)備轉(zhuǎn)速為8000～15000r/min；依次采用鼓風(fēng)烘箱和真空烘箱干燥固體；其中，鼓風(fēng)烘箱干燥固體的溫度為80～100℃，干燥時(shí)間為8～12h；其中，真空烘箱干燥固體的溫度為120～150℃，干燥時(shí)間為24～48h。

18、第二方面，提供一種正極極片，所述正極極片采用如上所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法制備得到。

19、第三方面，提供一種電池，所述電池包括如上所述的正極極片或者所述電池中正極極片采用如上所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法制備得到。

20、本申請(qǐng)實(shí)施例具有如下有益效果：

21、1.本申請(qǐng)實(shí)施例提供的方案，通過(guò)對(duì)廢舊磷酸鐵鋰進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理磷酸鐵鋰正極片，并將磷酸鐵鋰正極片浸沒(méi)在溫和液相中獲得剝離磷酸鐵鋰，然后再將碎片置于補(bǔ)鋰溶液中，通過(guò)在惰性氣氛下進(jìn)行補(bǔ)鋰反應(yīng)，使得自由移動(dòng)的鋰離子能夠迅速找到并填補(bǔ)正極材料中鋰空位，使得鋰離子更加充分地與補(bǔ)充位點(diǎn)接觸，提高了缺鋰位點(diǎn)補(bǔ)充效果，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)廢舊磷酸鐵鋰材料的快速修復(fù)和電化學(xué)提升。

22、2.本方案采用更為溫和的液相修復(fù)操作，相較于固相燒結(jié)法有效避免了高溫處理過(guò)程引起的材料的結(jié)構(gòu)損傷，溫和操作不僅能減少損耗，還降低了對(duì)設(shè)備的要求，提高了操作的安全性和可行性；同時(shí)，通過(guò)液相補(bǔ)鋰過(guò)程避免高溫煅燒過(guò)程中可能產(chǎn)品的有害氣體和污染物，減少了二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，反應(yīng)條件的精準(zhǔn)控制和化學(xué)添加劑的抉擇優(yōu)化再生磷酸鐵鋰材料的性能，提高了對(duì)磷酸鐵鋰材料的回收利用率和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)特征：

1.一種液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，將所述預(yù)處理磷酸鐵鋰正極片浸沒(méi)于去離子液中，以獲得剝離磷酸鐵鋰，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，所述方法還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，所述剝離磷酸鐵鋰為片狀或者顆粒狀，片狀的剝離磷酸鐵鋰的表面積范圍為1.5～4mm2；顆粒狀的剝離磷酸鐵鋰的顆粒大小為20～100目。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，所述方法還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，所述方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，所述方法還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于，所述方法還包括：

9.一種正極極片，其特征在于，所述正極極片采用權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法制備得到。

10.一種電池，其特征在于，所述電池包括權(quán)利要求9所述的正極極片或者所述電池中正極極片采用權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種液相再生磷酸鐵鋰正極材料的方法、正極極片及電池，涉及電池的技術(shù)領(lǐng)域，包括對(duì)廢舊磷酸鐵鋰材料進(jìn)行預(yù)處理，以獲得預(yù)處理磷酸鐵鋰正極片；將所述預(yù)處理磷酸鐵鋰正極片浸沒(méi)于去離子液中，以獲得剝離磷酸鐵鋰；配置補(bǔ)鋰溶液，并將所述剝離磷酸鐵鋰浸沒(méi)于所述補(bǔ)鋰溶液中，惰性氣氛下，反應(yīng)第一預(yù)設(shè)時(shí)間后獲得反應(yīng)后混合物；分離所述反應(yīng)后混合物中固體，并干燥所述固體得到再生磷酸鐵鋰材料。本申請(qǐng)能夠在較為溫和的液相環(huán)境中實(shí)現(xiàn)補(bǔ)鋰，并且通過(guò)液相環(huán)境使得可溶性Li<supgt;+</supgt;均勻分布，在溶液中自由擴(kuò)散移動(dòng)，從而使得Li<supgt;+</supgt;更加充分地與補(bǔ)充位點(diǎn)接觸，提高了缺鋰位點(diǎn)補(bǔ)充效果。

技術(shù)研發(fā)人員：李永旭,岳凱,王彥,陳娟,滕懷平,師宏心
受保護(hù)的技術(shù)使用者：威爾能環(huán)?？萍迹ㄌK州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28