一种废旧磷酸铁锂再生利用的方法与流程

文档序号:30958411发布日期:2022-07-30 11:20阅读:594来源:国知局
一种废旧磷酸铁锂再生利用的方法与流程

1.本发明属于锂离子电池正极材料技术领域,具体涉及一种废旧磷酸铁锂再生利用的方法。


背景技术:

2.磷酸铁锂因其结构稳定、价格低廉,理论容量较高(170mah/g),工作电压平稳,无毒环保,结构稳定,安全、热稳定性好和长循环寿命等优点,使其一直受到动力和储能市场的青睐。
3.随着电动汽车以及储能市场的的快速发展,磷酸铁锂产量也在快速增长,然而在生产磷酸铁锂材料、制备磷酸铁锂电池过程中同时也会产生大量不合格品磷酸铁锂废料(如碳含量过高、电化学性能不合格,比表面过高、压实密度过低等)、不合格磷酸铁锂电池废极片(如面密度、压实密度不合格等)以及大量的磷酸铁锂报废电池。如何将这些磷酸铁锂废料、废极片、废电池重新利用,逐渐成为人们的研究热点。
4.传统的废旧磷酸铁锂材料回收利用主要采用焙烧或者酸浸出方法,但回收工艺复杂,流程长,设备投入多,且在酸浸过程中易带来新的副产物,同时伴随大量废酸、废水的产生,不利于环保。如中国专利cn108996484 a公开了一种利用磷酸铁锂正极片制备磷酸铁锂的方法。该专利先通过酸将磷酸铁锂正极片溶解,然后加氨水调节ph值,得到锂、铝滤液和磷酸铁滤渣,然后往锂、铝滤液中加入氨水,分离出氢氧化铝,接着将锂溶液中加入碱和磷化合物,得到磷酸锂。然后将得到的磷酸锂、磷酸铁、与磷源、碳源混合最终得到磷酸铁锂材料。
5.为了避免在液相回收利用过程中大量使用酸、碱,人们在传统的焙烧法基础上进行改进(焙烧的目的是去除废旧磷酸铁锂中的碳、pvdf等有机物,尤其是高碳废旧磷酸铁锂,残余的碳会影响后期回收利用碳的包覆效果),通过将回收的磷酸铁锂正极粉体在空气中烧结得到氧化后的磷酸铁锂(其氧化后的产物主要为li3fe2(po4)3和fe2o3),然后通过将少量的锂源、氧化后的磷酸铁锂、碳源重新混合,一次混合烧结后得到再生的磷酸铁锂,如中国专利申请cn 109346789 a和cn 112142029 a。但是此种工艺的制备的磷酸铁锂压实密度较低,杂质含量高,电化学较回收的磷酸铁锂性能虽有提高,但容量只达到新生磷酸铁锂容量的90-95%,难以满足动力市场的需求。


技术实现要素:

6.针对现有技术存在的不足,本发明提供一种废旧磷酸铁锂再生利用的方法,该方法烧结的再生磷酸盐正极材料性能优异,压实密度高,杂质相少,电容量高。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
8.一种废旧磷酸铁锂再生利用的方法,包括如下步骤:
9.(1)将废旧高碳磷酸铁锂粉体或磷酸铁锂极片煅烧,得氧化后磷酸铁锂;
10.(2)将氧化后磷酸铁锂用碳源类物质进行两次包覆-烧结,得到再生的磷酸铁锂/
碳复合材料;
11.其中第一次包覆-烧结得到低碳磷酸铁锂前驱体,其中碳源类物质包括锂源、铁源、磷源和碳源1,第二次包覆-烧结时碳源类物质包括碳源2。
12.优选地,步骤(1)中所述煅烧为在空气或氧气氛围下进行烧结,所述煅烧的温度为300-450℃,煅烧的时间为3-6h。
13.优选地,步骤(1)中所述废旧磷酸铁锂粉体或者磷酸铁锂极片中磷酸铁锂的碳含量为2.6-6%。
14.优选地,所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、乙酸锂的一种或几种。
15.优选地,所述铁源为磷酸铁、四氧化三铁、氢氧化铁、氧化铁、羟基氧化铁三价铁源中的一种或几种。
16.优选地,所述磷源为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸锂的一种或几种。
17.优选地,所述的碳源1选自葡萄糖、冰糖、蔗糖、果糖、环糊精、淀粉的一种或多种。
18.优选地,所述的碳源2选自葡萄糖、冰糖、蔗糖、果糖、环糊精、淀粉、聚乙二醇、聚乙烯醇、抗坏血酸、柠檬酸、氨基酸的一种或几种。
19.优选地,所述氧化后磷酸铁锂的质量为低碳磷酸铁锂前驱体质量的30-60%。
20.优选地,所述碳源1的质量占低碳磷酸铁锂前驱体质量的5-6%。
21.优选地,第一次包覆-烧结的工艺包括:将氧化后的磷酸铁锂粉体、锂源、铁源、磷源和碳源1混合,研磨,干燥,烧结,得低碳磷酸铁锂前驱体。
22.优选地,所述烧结的温度为650-730℃,烧结时间为4-6h。
23.优选地,所述低碳磷酸铁锂前驱体中碳的质量分数为0.1-0.4%。
24.优选地,第二次包覆-烧结的工艺包括:将低碳磷酸铁锂前驱体和碳源2混合,研磨,干燥,烧结,得再生的磷酸铁锂/碳复合材料。
25.优选地,烧结温度为700-780℃,烧结时间为8-10h。
26.优选地,第一次或第二次包覆-烧结还包括加入添加剂,所述添加剂为二氧化钛、钛酸四丁酯、乙酸镁、氢氧化镁、氧化镁、氧化锆、氢氧化锆、五氧化二铌、氢氧化铌、乙酸镍、乙酸锰、氧化铝、氧化钼、钼酸铵的一种或几种。
27.优选地,第一次或第二次包覆-烧结时加入的添加剂占磷酸铁锂前驱体质量的0-0.5%。
28.优选地,第一次或第二次包覆-烧结时,所述混合过程中加入溶剂,所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙酮、nmp的一种或几种。
29.优选地,所述研磨是指将混合后的浆料先粗磨,当粗磨至浆料的粒径为d
50
《1um时,然后再细磨,当细磨至浆料粒径为350~500nm时即可。
30.优选地,所述干燥为静态干燥或喷雾干燥。
31.优选地,所述烧结在惰性氛围下进行烧结。
32.优选地,所述惰性氛围为氮气、氩气、氦气、二氧化碳的一种或几种。
33.优选地,所述再生磷酸铁锂/碳复合材料中碳的质量分数为1.5-3.5%。
34.优选地,所述再生磷酸铁锂/碳复合材料中锂、铁、磷元素的摩尔比为1-1.1:0.9-1.05:1-1.08。
35.本发明再一目的是提供上述方法在制备磷酸铁锂正极材料或废旧磷酸铁锂再生利用制备工艺中的应用。
36.与现有技术相比,本发明的有益效果:
37.(1)本发明提供的方法具有成本低廉、过程简单、可进行大规模生产的特点,生产过程中废料无需酸浸出、高温高压,整个再生过程无废水废酸产生,对环境友好,尤其是针对高碳废旧磷酸铁锂,具有很好的回收利用效果。
38.(2)本发明通过两次碳包覆、两次烧结过程,有利于磷酸铁锂晶型的生长、碳包覆的均匀性以及避免再生磷酸铁锂制备过程中三价铁杂质相的产生。其中一次碳包覆主要通过碳热还原作用将氧化后磷酸铁锂中三价铁以及铁源原材料中的三价铁彻底还原成二价铁。而一次烧结过程,主要用于制备低碳磷酸铁锂前驱体,使得li/fe/p元素烧结融合均匀,同时也有利于后期二烧过程中磷酸铁锂颗粒长大、表面光滑度以及二次碳源的附着。
39.(3)本发明的再生磷酸铁锂/碳复合极材料用于制备动力电池以及储能市场,所得电池电化学性能优异、压实密度高,加工性能好。
附图说明
40.图1为实施例1制备的磷酸铁锂前驱体的sem照片;
41.图2为实施例1制备的磷酸铁锂/碳复合材料的电化学性能。
具体实施方式
42.下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
43.实施例1
44.本实施例再生磷酸铁锂/碳复合材料制备方法如下:
45.(1)将碳含量为3.0wt%的废旧磷酸铁锂置于鼓入空气的气氛炉中,在300℃条件下恒温加热4小时,得到氧化后磷酸铁锂粉体,进行破碎,以备待用。
46.(2)磷酸铁锂前驱体的制备
47.依次将38.69g碳酸锂(99.5wt%)、150g磷酸铁、150g氧化后的磷酸铁锂、16g葡萄糖加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在400nm后,进行静态干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为650℃,恒温时间为4h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出、破碎,得到碳含量为0.2wt%的磷酸铁锂前驱体300g。
48.(3)磷酸铁锂/碳复合材料的制备
49.将300g磷酸铁锂前驱体、20g葡萄糖、4g环糊精,1.5g二氧化钛加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨35分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在450nm后,进行静态干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为740℃,恒温时间为10h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出、分级破碎,得到碳含量为1.5wt%的再生磷酸铁锂/碳复合材料。
50.经分析,再生磷酸铁锂的锂、铁、磷摩尔比li:fe:p=1.05:1:1.03,粉末压实为
2.58g/cm3。
51.对得到再生磷酸铁锂/碳复合材料进行扫描电子显微镜观察,结果如图1。从图1可知,所制备的一次颗粒大小范围在0.5-5um左右,大多数颗粒主要集中在0.5um左右。
52.以制备的锂离子电池正极用磷酸铁锂/碳复合材料为正极材料,乙炔黑为导电剂,聚四氟乙烯为粘结剂,制成电极片,以金属锂为负极,组装成模拟扣式电池。在2-3.75v、常温下,采用不同充放电电流条件测试,以0.1c进行充放电初始可逆容量为159.5mah/g,以0.2c进行充放电初始可逆容量为157.7mah/g,以1c进行充放电初始可逆容量为144.5mah/g(见图2)。
53.实施例2
54.本实施例再生磷酸铁锂/碳复合材料制备方法如下:
55.(1)将一定量的废旧磷酸铁锂极片置于鼓入氧气的气氛炉中,在400℃条件下恒温加热4小时,得到剥离的铝片和氧化后的磷酸铁锂,将氧化后的磷酸铁锂进行破碎,以备待用。
56.(2)磷酸铁锂前驱体的制备:将46.95g碳酸锂(99.5wt%)、180g磷酸铁、将120g氧化后磷酸铁锂、16g冰糖加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,粗磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在400nm后,进行静态干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为650℃,恒温时间为4h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出,破碎,得到碳含量为0.3wt%的磷酸铁锂前驱体300g。
57.(3)磷酸铁锂/碳复合材料的制备
58.依次将300g磷酸铁锂前驱体、30g葡萄糖,1.2g氢氧化镁加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在400nm后,进行静态干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为780℃,恒温时间为10h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出,破碎,过200目筛网,得到碳含量为1.8wt%的再生磷酸铁锂。
59.经分析,再生磷酸铁锂的锂、铁/磷摩尔li:fe:p=1.05:1:1.035,粉末压实为2.55g/cm3。
60.以制备的锂离子电池正极用磷酸铁锂/碳复合材料为正极材料,乙炔黑为导电剂,聚四氟乙烯为粘结剂,制成电极片,以金属锂为负极,组装成模拟扣式电池。在2-3.75v、常温下,采用不同充放电电流条件测试,以0.1c进行充放电初始可逆容量为158.5mah/g,以0.2c进行充放电初始可逆容量为156.5mah/g,以1c进行充放电初始可逆容量为143.2mah/g(见表1)。
61.实施例3
62.本实施例再生磷酸铁锂/碳复合材料制备方法如下:
63.(1)将一定量碳含量为3.0wt%的废旧磷酸铁锂置于鼓入空气的气氛炉中,在350℃条件下恒温加热4小时,得到氧化后的磷酸铁锂粉体,进行破碎,以备待用。
64.(2)磷酸铁锂前驱体的制备
65.依次将39.72g碳酸锂(99.5wt%)、89.74g羟基氧化铁(99wt%)、117.12g磷酸氢二
铵(99.5wt%)、100g氧化后的磷酸铁锂粉体、15g葡萄糖加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在450nm后,进行喷雾干燥,将得到的干燥粉体置于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为700℃,恒温时间为5h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出、破碎,得到碳含量为0.3wt%的磷酸铁锂前驱体250g。
66.(3)磷酸铁锂/碳复合材料的制备
67.依次将250g磷酸铁锂前驱体、17.64g冰糖、6g聚乙二醇20000,1g五氧化二铌加入到含有1200ml去离子水的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在450nm后,进行喷雾干燥,将得到的干燥粉体至于氩气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为760℃,恒温时间为10h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出、分级破碎,得到碳含量为1.6wt%的再生磷酸铁锂。
68.经分析,再生磷酸铁锂的锂、铁、磷摩尔比li:fe:p=1.045:1:1.03,粉末压实为2.58g/cm3。
69.以制备的锂离子电池正极用磷酸铁锂/碳复合材料为正极材料,乙炔黑为导电剂,聚四氟乙烯为粘结剂,制成电极片,以金属锂为负极,组装成模拟扣式电池。在2-3.75v、常温下,采用不同充放电电流条件测试,以0.1c进行充放电初始可逆容量为157.8mah/g,以0.2c进行充放电初始可逆容量为156.3mah/g,以1c进行充放电初始可逆容量为143.5mah/g(见表1)。
70.实施例4
71.本实施例再生磷酸铁锂/碳复合材料制备方法如下:
72.(1)将一定量的废旧磷酸铁锂极片置于鼓入氧气的气氛炉中,在400℃条件下恒温加热4小时热,得到剥离的铝片和氧化后的磷酸铁锂,将氧化后的磷酸铁锂进行破碎,以备待用。
73.(2)磷酸铁锂前驱体的制备
74.依次将59.03g碳酸锂(99.5wt%)、122.45g氧化铁(98wt%)、180g磷酸氢二铵(99.5wt%)、100g氧化后的磷酸铁锂粉体、18g蔗糖、0.6g氧化镁加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在400nm左右后,进行喷雾干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为700℃,恒温时间为4h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出、破碎,得到碳含量为0.25wt%的磷酸铁锂前驱体330g。
75.(3)磷酸铁锂/碳复合材料的制备
76.依次将330g磷酸铁锂前驱体、30g果糖、5g聚乙二醇20000,1.2g二氧化钛、0.3g五氧化二铌加入到含有1200ml去离子水的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在350nm左右后,进行喷雾干燥,将得到的干燥粉体至于氩气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为780℃,恒温时间为8h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出,分级破碎,得到碳含量为1.6wt%的再生磷酸铁锂,经分析,再生磷酸铁锂的锂、铁、磷摩尔比li:fe:p=
1.055:1:1.036,粉末压实为2.54g/cm3。
77.以制备的锂离子电池正极用磷酸铁锂/碳复合材料为正极材料,乙炔黑为导电剂,聚四氟乙烯为粘结剂,制成电极片,以金属锂为负极,组装成模拟扣式电池。在2-3.75v、常温下,采用不同充放电电流条件测试,以0.1c进行充放电初始可逆容量为158.9mah/g,以0.2c进行充放电初始可逆容量为157.5mah/g,以1c进行充放电初始可逆容量为144.1mah/g(见表1)。
78.对比例1
79.本对比例与实施例1的区别在于制备方法采用碳源类物质进行一次包覆-烧结,具体制备方法如下:
80.将碳含量为3.0wt%的废旧磷酸铁锂置于鼓入空气的气氛炉中,在300℃条件下恒温加热4小时,得到氧化后的磷酸铁锂粉体,进行破碎,以备待用。
81.接着依次将38.69g碳酸锂(99.5wt%)、150g磷酸铁、150g氧化后的磷酸铁锂、36g葡萄糖、4g环糊精,1.5g二氧化钛加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在450nm后,进行静态干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为740℃,恒温时间为10h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出、分级破碎,得到碳含量为1.5wt%、粉末压实为2.40g/cm3的再生磷酸铁锂/碳复合材料。
82.以制备的锂离子电池正极用磷酸铁锂/碳复合材料为正极材料,乙炔黑为导电剂,聚四氟乙烯为粘结剂,制成电极片,以金属锂为负极,组装成模拟扣式电池。在2-3.75v、常温下,采用不同充放电电流条件测试,以0.1c进行充放电初始可逆容量为154.6mah/g,以0.2c进行充放电初始可逆容量为153.1mah/g,以1c进行充放电初始可逆容量为139.5mah/g(见表1)。
83.对比例2
84.本对比例与实施例2的区别在于制备方法采用碳源类物质进行一次包覆-烧结,具体制备方法如下:
85.将一定量的废旧磷酸铁锂极片置于鼓入氧气的气氛炉中,在400℃条件下恒温加热4小时热,得到剥离的铝片和氧化后的磷酸铁锂,将氧化后的磷酸铁锂进行破碎,以备待用。
86.将46.95g碳酸锂(99.5wt%)、180g磷酸铁、将120g氧化后的磷酸铁锂、16g冰糖、30g葡萄糖,1.2g氢氧化镁加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在400nm后,进行静态干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为780℃,恒温时间为10h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出,分级破碎,得到碳含量为1.8wt%、粉末压实为2.42g/cm3的再生磷酸铁锂/碳复合材料。
87.以制备的锂离子电池正极用磷酸铁锂/碳复合材料为正极材料,乙炔黑为导电剂,聚四氟乙烯为粘结剂,制成电极片,以金属锂为负极,组装成模拟扣式电池。在2-3.75v、常温下,采用不同充放电电流条件测试,以0.1c进行充放电初始可逆容量为153.3mah/g,以0.2c进行充放电初始可逆容量为152.5mah/g,以1c进行充放电初始可逆容量为138.2mah/g
(见表1)。
88.对比例3
89.本对比例与实施例3的区别在于制备方法采用碳源类物质进行一次包覆-烧结,具体制备方法如下:
90.将一定量的废旧磷酸铁锂极片置于鼓入氧气的气氛炉中,在400℃条件下恒温加热4小时热,得到剥离的铝片和氧化后的磷酸铁锂,将氧化后的磷酸铁锂进行破碎,以备待用。
91.依次将59.03g碳酸锂(99.5wt%)、122.45g氧化铁(98wt%)、180g磷酸氢二铵(99.5wt%)、100g氧化后的磷酸铁锂粉体、18g蔗糖30g果糖、5g聚乙二醇20000,1.2g二氧化钛、0.3g氧化铌加入到含有1200ml去离子水的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在350nm左右后,进行喷雾干燥,将得到的干燥粉体至于氩气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为780℃,恒温时间为8h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出,分级破碎,得到碳含量为1.6wt%、粉末压实为2.36g/cm3的再生磷酸铁锂/碳复合材料。
92.以制备的锂离子电池正极用磷酸铁锂/碳复合材料为正极材料,乙炔黑为导电剂,聚四氟乙烯为粘结剂,制成电极片,以金属锂为负极,组装成模拟扣式电池。在2-3.75v、常温下,采用不同充放电电流条件测试,以0.1c进行充放电初始可逆容量为153.1mah/g,以0.2c进行充放电初始可逆容量为151.8mah/g,以1c进行充放电初始可逆容量为137.5mah/g(见表1)。
93.对比例4
94.本对比例与实施例1的区别在于,第一次、第二次包覆-烧结的碳源添加量不同,但总碳源质量一样,其他与实施例1一致。
95.(1)将碳含量为3.0wt%的废旧磷酸铁锂置于鼓入空气的气氛炉中,在300℃条件下恒温加热4小时,得到氧化后的磷酸铁锂粉体,进行破碎,以备待用。
96.(2)磷酸铁锂前驱体的制备
97.依次将38.69g碳酸锂(99.5wt%)、150g磷酸铁、150g氧化后的磷酸铁锂、28g葡萄糖加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在400nm后,进行静态干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为600℃,恒温时间为4h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出、破碎,得到碳含量为0.7wt%的磷酸铁锂前驱体300g。
98.(3)磷酸铁锂/碳复合材料的制备
99.将300g磷酸铁锂前驱体、8g葡萄糖、4g环糊精,1.5g二氧化钛加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在450nm后,进行静态干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为740℃,恒温时间为10h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出、分级破碎,得到碳含量为1.5wt%、粉末压实为2.38g/cm3。的再生磷酸铁锂/碳复合材料。
100.以制备的锂离子电池正极用磷酸铁锂/碳复合材料为正极材料,乙炔黑为导电剂,
聚四氟乙烯为粘结剂,制成电极片,以金属锂为负极,组装成模拟扣式电池。在2-3.75v、常温下,采用不同充放电电流条件测试,以0.1c进行充放电初始可逆容量为154.3mah/g,以0.2c进行充放电初始可逆容量为150.2mah/g,以1c进行充放电初始可逆容量为138.7mah/g。
101.对比例5
102.本对比例与实施例1的区别在于,第一次、第二次包覆-烧结时烧结的温度不同。具体为:第一次为500℃,第二次为790℃。其余与实施例1一致。
103.1)将碳含量为3.0wt%的废旧磷酸铁锂置于鼓入空气的气氛炉中,在300℃条件下恒温加热4小时,得到氧化后的磷酸铁锂粉体,进行破碎,以备待用。
104.(2)磷酸铁锂前驱体的制备
105.依次将38.69g碳酸锂(99.5wt%)、150g磷酸铁、150g氧化后的磷酸铁锂、16g葡萄糖加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在400nm后,进行静态干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为500℃,恒温时间为4h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出、破碎,得到碳含量为0.1wt%的磷酸铁锂前驱体300g。
106.(3)磷酸铁锂/碳复合材料的制备
107.将300g磷酸铁锂前驱体、20g葡萄糖、4g环糊精,1.5g二氧化钛加入到含有1200ml无水乙醇的2l的篮氏研磨机中,加完料后,以2000r/min转速开始进行粗磨,研磨数分钟后,待浆料粒度d
50
《1um将其转移至砂磨机中进行细磨,待浆料粒度控制在450nm后,进行静态干燥,将得到的干燥粉体至于氮气氛围下的管式炉中进行烧结,烧结温度为790℃,恒温时间为10h,待管式炉自然降温至80℃,将料取出、分级破碎,得到碳含量为1.5wt%、粉末压实为2.45g/cm3。的再生磷酸铁锂/碳复合材料。
108.以制备的锂离子电池正极用磷酸铁锂/碳复合材料为正极材料,乙炔黑为导电剂,聚四氟乙烯为粘结剂,制成电极片,以金属锂为负极,组装成模拟扣式电池。在2-3.75v、常温下,采用不同充放电电流条件测试,以0.1c进行充放电初始可逆容量为151.2mah/g,以0.2c进行充放电初始可逆容量为148.5mah/g,以1c进行充放电初始可逆容量为133.2mah/g。
109.表1实施例与对比例的化学性能与粉末压实对比表
110.111.上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本发明技术方案的范围内。
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