[发明专利]电池级含铝磷酸铁及其制备方法、磷酸铁锂正极材料及其制备方法和电池

说明书

本发明涉及一种电池级含铝磷酸铁及其制备方法、磷酸铁锂正极材料及其制备方法和电池。所述电池级含铝磷酸铁的制备方法包括以下步骤：提供磷酸铁粗料，所述磷酸铁粗料中含有铝杂质，所述铝杂质的含量为500ppm～5000ppm；将所述磷酸铁粗料升温至600℃～650℃煅烧，然后降温处理，制备电池级含铝磷酸铁，所述降温处理包括以1℃/min～3℃/min的速率，从所述600℃～650℃降温至400℃～450℃的步骤。本发明制备了电池级含铝磷酸铁，不会对下游电池性能产生重大不良影响，上述方法工艺简单可控、环境压力小、成本低、原子经济性好，易于工业化，最终产品的性能好。

技术领域

本发明涉及电池材料的技术领域，特别涉及电池级含铝磷酸铁及其制备方法、磷酸铁锂正极材料及其制备方法和电池。

背景技术

因具有使用安全性和生产成本低的优势，磷酸铁锂是目前锂离子电池的主要正极材料之一。随着已投入市场的磷酸铁锂电池陆续退役或报废，磷酸铁锂电池的回收问题将成为急需解决的产业问题。由于磷酸铁锂电池正极采用铝箔集流体，回收得到的磷酸铁锂材料不可避免地会含有大量的杂质铝。这些杂质铝的存在，无论是对磷酸铁锂的直接再生还是对磷酸铁锂的湿法冶金回收利用，都会产生重大影响，进而对下游电池的电性能产生重大影响，尤其是可能导致电池的放电比容量的大幅减小。

通常地，通过湿法冶金回收磷酸铁锂时，铝杂质基本会全部进入到磷酸铁粗料中。市售的具有回收价值的磷酸铁粗料中铝含量一般在500ppm～5000ppm左右。目前从磷酸铁粗料中除铝的方法可以是酸浸或碱浸，或者是通过磷酸沉淀，它们的目的都是希望把铝完全从磷酸铁粗料中分离出来，把铝含量降低到500ppm以下，减少杂质铝的存在对下游电池的电性能的不利影响。但上述除铝的方法普遍存在试剂消耗大、不环保，磷铁回收率低、试剂处理或回收难度大，工艺成本较高等缺点。

发明内容

基于此，本发明提供一种电池级含铝磷酸铁及其制备方法、磷酸铁锂正极材料及其制备方法和电池。突破了从磷酸铁粗料中彻底除去铝杂质的思维定式，而是制备了电池级含铝磷酸铁，其不会对下游电池性能产生重大不良影响，上述方法工艺简单可控、环境压力小、成本低、原子经济性好，易于工业化，最终产品的性能好。

本发明第一方面提供一种电池级含铝磷酸铁的制备方法，其包括以下步骤：

提供磷酸铁粗料，所述磷酸铁粗料中含有铝杂质，所述铝杂质的含量为500ppm～5000ppm；

将所述磷酸铁粗料升温至600℃～650℃煅烧，然后降温处理，制备电池级含铝磷酸铁，所述降温处理包括以1℃/min～3℃/min的速率，从所述600℃～650℃降温至400℃～450℃的步骤。

在其中一些实施例中，所述降温处理还包括以任意速率从所述400℃～450℃降至室温的步骤。

在其中一些实施例中，所述煅烧的时间为5h～10h。

本发明第二方面提供一种上述制备方法制备的电池级含铝磷酸铁。

本发明第三方面提供一种磷酸铁锂正极材料，其制备原料包括上述电池级含铝磷酸铁、锂源、分散剂和碳源。

在一些实施例中，所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂和磷酸二氢锂中的至少一种。

在一些实施例中，所述分散剂选自聚乙二醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺中的至少一种。

在一些实施例中，所述碳源选自葡萄糖、蔗糖和淀粉中的至少一种。

本发明第四方面提供一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，其包括以下步骤：