[发明专利]以废弃磷酸铁锂制备碳包覆的氟磷酸铁钠的方法及其应用

说明书

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体而言，涉及以废弃磷酸铁锂制备碳包覆的氟磷酸铁钠的方法及其应用。所述的以废弃磷酸铁锂制备碳包覆的氟磷酸铁钠的方法包括：将废弃磷酸铁锂材料与碱液混合并反应，然后固液分离，得到含铝滤液和磷酸铁锂滤渣；将所述磷酸铁锂滤渣、氯化铝和氯化钠混合均匀后，进行真空焙烧，得到焙烧料；将所述焙烧料与钠源、铁源和磷源中的至少一种混合均匀，得到混合料，然后向其中加入氟源、碳源和溶剂，混合均匀后依次进行干燥和煅烧，得到碳包覆的氟磷酸铁钠。该方法具有成本低、附加值高，流程短，回收率高以及制得的碳包覆的氟磷酸铁钠电化学性能优异等优点。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体而言，涉及以废弃磷酸铁锂制备碳包覆的氟磷酸铁钠的方法及其应用。

背景技术

基于丰富的钠资源储量和与锂离子电池相似的工作原理，钠离子电池研究近年来受到了持续关注，是有望促进储能技术低成本应用和可持续发展的新型储能技术之一。聚阴离子型化合物是一类被广泛研究的高性能、高安全正极材料，其结构中的强共价键有利于稳定结构框架，有效提升了电极在充放电过程中的安全性。

磷酸铁钠一般认为电化学活性较差，而引入了氟，形成氟磷酸铁钠，则可以提高电化学活性，同时提高电压平台，所以此改性是钠电池正极材料方面改性较为成功。

磷酸铁锂废料主要是在电池生产过程产生的废极片，即电池报废后拆解电池产生的极片，根据统计，2021年，全年磷酸铁锂的出货量为48万吨，2022年预计将达到100万吨。如何资源化利用这些资源，成为研究热点。

而钠电池越来越成为未来的重要的发展趋势，特别是随着锂价格的逐渐攀升。因此，利用报废的锂电池资源制备钠电池材料，具有重要意义。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种以废弃磷酸铁锂制备碳包覆的氟磷酸铁钠的方法，该方法具有成本低、附加值高，流程短，回收率高以及制得的碳包覆的氟磷酸铁钠电化学性能优异等优点。

本发明的第二目的在于提供一种正极极片。

本发明的第三目的在于提供一种钠离子电池。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种以废弃磷酸铁锂制备碳包覆的氟磷酸铁钠的方法，包括如下步骤：

(a)、将废弃磷酸铁锂材料与碱液混合并反应，然后固液分离，得到含铝滤液和磷酸铁锂滤渣；

其中，所述废弃磷酸铁锂材料包括电池报废后拆解电池产生的极片，其主要成分包括磷酸铁锂和铝。

步骤(a)废弃磷酸铁锂材料与碱液反应，目的是使所述废弃磷酸铁锂材料中的铝反应，使铝溶解。

在本发明一些具体的实施例中，步骤(a)中的反应常温即可，无需加热，因为铝与氢氧化钠反应会产生大量的热。

在本发明一些具体的实施例中，步骤(a)中，所述反应至气泡消失，即再无气泡冒出。优选地，步骤(a)中，所述反应的时间为1～10h，包括但不限于2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

所述含铝滤液的主要成分为偏铝酸根离子。

所述磷酸铁锂滤渣的主要成分为磷酸铁锂。

(b)、将所述磷酸铁锂滤渣、氯化铝和氯化钠混合均匀后，进行真空焙烧，得到焙烧料。

本发明采用氯化铝和氯化钠为焙烧的添加剂，既可以实现氯化焙烧，又可以利用氯化铝与锂元素反应形成四氯铝酸锂，利用四氯铝酸锂沸点较低的原理，将锂元素蒸发出去，同时将钠元素留下，其他元素，如磷、铁等也大部分都保留下来。