一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法与流程

本发明涉及电池废料处理，具体为一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法。

背景技术：

1、第一代新能源汽车的服役期将至，废旧磷酸铁锂电池与日俱增，如何环保、无污染的回收废电池中有价金属，实现资源综合循环利用，是目前亟待解决的问题。现有磷酸铁锂电池废料常规的处理方法是通过浸出、萃取等湿法冶金常规手段将锂、铜、铁等有价金属溶出收集，回收过程往往伴随大量的酸、碱和有机萃取液的使用，环保压力大且容易造成设备的损耗。因此，急需开发一种环保、高附加值产品的磷酸铁锂电池废料回收新方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法，制备得到的li5feo4@c补锂剂的不可逆容量高，与锂电电极液兼容性好，可应用于磷酸铁锂、三元、锰酸锂等多种锂离子电池。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

3、一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法，包括如下步骤：

4、s1、磷酸铁锂电池废料粉末在氧化气氛下焙烧，生成p2o5和lixfeyoz粉末；

5、s2、将lixfeyoz粉末与锂盐、碳包覆材料混合后焙烧，得到li5feo4@c补锂剂。

6、作为本发明所述的一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，磷酸铁锂电池废料粉末为筛除铝屑、铜屑的仅包括磷酸铁锂粉末和碳粉的磷酸铁锂电池废料粉末，磷酸铁锂粉末与碳粉的质量比小于3:1。

7、作为本发明所述的一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，氧化气氛为空气或者氧气气氛，焙烧温度为400-1500℃，焙烧时间为4-24h。

8、作为本发明所述的一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，焙烧气氛为氮气或惰性气体气氛，焙烧温度为400-1000℃，焙烧时间为2-24h。

9、作为本发明所述的一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，锂盐包括碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂；碳包覆材料为含碳的有机物，包括葡萄糖、聚乙二醇。

10、作为本发明所述的一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，lixfeyoz粉末、锂盐、碳包覆材料的比例，以fe、li、c的摩尔比计，为1:(5-6):(0.2-5)。

11、为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：

12、一种li5feo4@c补锂剂，采用上述的利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法制备得到。

13、作为本发明所述的一种li5feo4@c补锂剂的优选方案，其中：所述li5feo4@c补锂剂的不可逆容量＞600mah/g，平均粒径为5-10μm，压实密度＞1.4g/cm3。

14、作为本发明所述的一种li5feo4@c补锂剂的优选方案，其中：li5feo4@c补锂剂的碳含量为0.5-10wt％。

15、为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：

16、一种上述的li5feo4@c补锂剂在锂离子电池中的应用。

17、本发明的有益效果如下：

18、本发明提出一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法，以磷酸铁锂电池废料为原料，以磷酸铁锂电池废料中的碳粉为还原剂，将磷酸铁锂电池废料中的磷酸铁锂还原得到lixfeyoz粉末，随后与锂盐、碳包覆材料混合后通过二次焙烧得到高产品附加值的li5feo4@c补锂剂，本发明同时可以回收磷酸用于磷酸铁锂的再生产，整个过程不产生废渣、废水、废酸，环保无污染，变废为宝。

技术特征：

1.一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法，其特征在于，所述步骤s1中，磷酸铁锂电池废料粉末为筛除铝屑、铜屑的仅包括磷酸铁锂粉末和碳粉的磷酸铁锂电池废料粉末，磷酸铁锂粉末与碳粉的质量比小于3:1。

3.根据权利要求1所述的利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法，其特征在于，所述步骤s1中，氧化气氛为空气或者氧气气氛，焙烧温度为400-1500℃，焙烧时间为4-24h。

4.根据权利要求1所述的利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法，其特征在于，所述步骤s2中，焙烧气氛为氮气或惰性气体气氛，焙烧温度为400-1000℃，焙烧时间为2-24h。

5.根据权利要求1所述的利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法，其特征在于，所述步骤s2中，锂盐包括碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂；碳包覆材料为含碳的有机物，包括葡萄糖、聚乙二醇。

6.根据权利要求1所述的利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法，其特征在于，所述步骤s2中，lixfeyoz粉末、锂盐、碳包覆材料的比例，以fe、li、c的摩尔比计，为1:(5-6):(0.2-5)。

7.一种li5feo4@c补锂剂，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法制备得到。

8.根据权利要求7所述的li5feo4@c补锂剂，其特征在于，所述li5feo4@c补锂剂的不可逆容量＞600mah/g，平均粒径为5-10μm，压实密度＞1.4g/cm3。

9.根据权利要求7所述的li5feo4@c补锂剂，其特征在于，li5feo4@c补锂剂的碳含量为0.5-10wt％。

10.一种权利要求7-9任一项所述的li5feo4@c补锂剂在锂离子电池中的应用。

技术总结
本发明属于电池废料处理技术领域，具体为一种利用磷酸铁锂电池废料制备补锂剂的方法，以磷酸铁锂电池废料为原料，以磷酸铁锂电池废料中的碳粉为还原剂，将磷酸铁锂电池废料中的磷酸铁锂还原得到Li<subgt;x</subgt;Fe<subgt;y</subgt;O<subgt;z</subgt;粉末，随后与锂盐、碳包覆材料混合后通过二次焙烧得到高产品附加值的Li<subgt;5</subgt;FeO<subgt;4</subgt;@C补锂剂，本发明同时可以回收磷酸用于磷酸铁锂的再生产，整个过程不产生废渣、废水、废酸，环保无污染，变废为宝。

技术研发人员：何方勇,刘仪柯,周态祥,罗大军,张学亮
受保护的技术使用者：贵阳鼎山新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31