[发明专利]一种废旧磷酸铁锂正极材料的固相修复方法

说明书

本发明提供了一种废旧磷酸铁锂正极材料的固相修复方法，属于锂离子电池技术领域。包括如下步骤：将废旧锂离子电池以0.1C倍率放电至2.5V以下，拆解，得到正极极片。该发明利用高温固相烧结法直接修复磷酸铁锂正极材料具有简单高效的优点，避免了传统火法和湿法回收过程中的复杂过程操作与过高的能耗，提供了产业化路线的可能，降低了回收成本；本发明提供的方法针对磷酸铁锂材料在微观结构的失效情况实现了针对性修复，使晶体结构、表面化学成分、碳涂层包覆情况和活性锂含量都得到了修复，使电化学性能得到提升，修复后的材料循环性能、倍率性能都有了极大的提升；本发明具有修复效果好，操作流程简单和成本低的优点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种废旧磷酸铁锂正极材料的固相修复方法。

背景技术

锂离子电池以其高能量密度、高比容量、自放电低、无记忆效应和长循环寿命等优点占领了动力电池市场。磷酸铁锂正极材料以其低廉的成本和稳定的化学特性成为主流正极材料的一种。废旧磷酸铁锂正极材料的回收主要分为两步，一是分离活性物质和集流体，二是对活性物质进行回收再利用。目前将活性物质分离出来有四种方法，物理剥离法、有机溶剂分离法、热处理法和碱性溶液法。预处理方法对于后续材料的性能影响很大。

回收再利用主要分为两种，分别是回收材料中的金属元素和直接修复。对于失效正极材料的修复再生方法有固相修复、水热补锂、碳热还原和电化学修复等，固相修复法具有成本低、易操作、流程短和简便的优点，最有希望产业化。

目前，伴随着电池产量的增加，退役锂离子电池的数量也急剧上升，为了有效回收或再利用锂离子电池中有价值的部分，有必要开发出一种可工业化并有经济收益的磷酸铁锂正极材料修复再生方法，并且现有的通过传统火法和湿法回收，会造成复杂的过程操作与过高的能耗，导致回收成本增加。

如何发明一种废旧磷酸铁锂正极材料的固相修复方法来改善这些问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种废旧磷酸铁锂正极材料的固相修复方法，旨在改善操作复杂能耗过高的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种废旧磷酸铁锂正极材料的固相修复方法，包括如下步骤：

将废旧锂离子电池以0.1C倍率放电至2.5V以下，拆解，得到正极极片；

将废旧磷酸铁锂正极极片裁剪，然后加入NMP的烧杯中，置于水浴锅加热搅拌以去除粘结剂PVDF，然后使用超声振动，使磷酸铁锂粉末和集流体分离；

将上一步骤获得的废旧磷酸铁锂正极材料使用无水乙醇洗涤，离心后放置于真空干燥箱中干燥，得到处理后的磷酸铁锂粉末。

将上一步骤获得的待修复磷酸铁锂材料进行研磨处理，然后使用200目、400目的筛网筛分去除杂质，获得粒径均匀的待修复磷酸铁锂粉末；

将经过上一步骤处理后的待修复磷酸铁锂粉末进行成分分析，确定铁、磷和锂元素的含量比例；

按比例补充待修复磷酸铁锂粉末缺失的锂元素和碳源，球磨均匀混合后，在氩气或氢气或氢氩混合气气体条件下进行高温煅烧处理；

高温煅烧处理结束后，冷却至室温，去除黑色固体后进行研磨，使用200目、400目的筛网筛分，获得修复后的磷酸铁锂正极材料。

优选的，加入NMP的烧杯中的固液比为1:10。

优选的，水浴锅的温度为80℃，加热搅拌时间为2h，然超声振动的时间为10min。

优选的，真空干燥箱的温度为80℃，干燥时间为12h。