本技术属于退役/废弃锂离子电池的回收技术领域,具体公开了一种以磷酸铁锂废粉制备磷酸锰铁锂正极材料的方法,包括以下步骤:(1)准备废旧磷酸铁锂粉末;(2)向其中加入锂源、锰源、磷源进行混料,使混合物中Li:Fe:Mn:P的元素摩尔比为(1.0‑1.2):(0.1‑0.9):(0.9‑0.1):1;(3)将混合物通过水热法处理或保护性气氛下的加热固相处理,即可得到磷酸锰铁锂正极材料。本发明以退役/废弃磷酸铁锂正极材料为原料,在不破坏退役磷酸铁锂橄榄石晶体结构的条件下,再生得到磷酸锰铁锂正极材料,最大程度的利用磷酸铁锂废料中各个成分,此工艺能耗低、流程简单、成本低。
背景技术
随着电动汽车、移动通信、储能电站和可再生能源的广泛应用,电池的需求量逐年增长。回收和再利用被视为该领域可持续发展的重要一环。其中,针对锂离子电池的回收利用是一个重要的研究方向。
在磷酸铁锂电池的回收背景下,磷酸锰铁锂电池由于其较高的工作电位(Li+
/Li,4.0V)、较大的能量密度和较长的循环寿命等优点而备受关注。目前对磷酸铁锂废粉再生为磷酸锰铁锂主要有以下几种途径。一是氧化除杂后按比例混料,再通过高温煅烧工艺得到磷酸锰铁锂正极材料,申请号为CN202310235408.6的发明名称为“一种以磷酸铁锂废粉制备磷酸锰铁锂正极材料的方法”,公布了一种使用磷酸铁锂废粉配料后氧化煅烧进行循环再造的方法,该方法涉及两步高温处理,能耗较高,步骤较繁琐;申请号CN202410280450.4的发明名称为“一种由废旧磷酸铁锂制备磷酸锰铁锂正极材料的方法”,公布了将废旧磷酸铁锂氧化煅烧后,同步补充锰源、磷源以及碳源烧结处理,该方法额外引入碳源作为还原剂(还原剂的引入能够避免铁元素在氧化煅烧过程中,价态发生变化)并包覆产物形成碳包覆层,制备得到磷酸锰铁锂正极材料性能有待提升。此外,对磷酸铁锂进行氧化煅烧处理会破坏其橄榄石晶体结构,发生结构分相,甚至其完全转化为Li3
Fe2
(PO4
)3
、磷酸铁等非橄榄石晶体结构物质,导致合成橄榄石晶体结构的磷酸锰铁锂更加困难;二是氧化后通过溶液浸出元素得到对应的盐,按比例投料再高温煅烧得到产物,申请号为CN202111342244.4的发明名称为“一种磷酸铁锂废粉回收制备磷酸锰铁锂的方法”,公布了一种通过酸浸得到前驱体原料而制备磷酸锰铁锂的方法,该方法使用酸浸的工艺将磷酸铁锂变为磷酸铁,会产生较多废液,增加了生产过程中的环保处理成本。此外,也有专利提出将退役磷酸铁锂与磷酸锰铁锂、磷酸锰锂等前驱体混料烧结处理,申请号CN202311856954.8的发明名称为“一种由回收磷酸铁锂以固相法制备磷酸锰铁锂的方法”,公布了一种以磷酸铁为铁源和磷源、第二碳源烧结制备磷酸锰铁锂前驱体,随后将前驱体与退役磷酸铁锂、第一碳源混料后二次烧结的方法,该方法前驱体烧结接近新材料合成,并未采用退役磷酸铁锂作为主要原料,而是将非由退役电池直接获得的磷酸铁充当锂源和磷源,用于前驱体材料合成,此外,两次包碳处理亦可能导致锰、铁等离子传输困难,增加再生难度和成本。
实现思路