许 奎,宋 磊,徐 婷,饶媛媛

(合肥国轩电池材料有限公司,安徽合肥 230012)

磷酸铁锂(LiFePO4)是橄榄石晶型,结构简单稳定,失去部分Li+或发生氧化情况,仍一定程度上具有橄榄石结构,具有再次改善修复的可能[1-2]。X.L.Li等[3]用Li2CO3补充回收LiFePO4正极材料损失的Li源,用氮气保护,在650℃下煅烧1 h修复,产物的0.2C放电(2.5～4.2 V)比容量为147.3 mAh/g。X.Song等[4]在回收LiFePO4中加入了新的LiFePO4(质量比7∶3),氮气保护700℃保温8 h,恢复的材料的0.1C放电(2.5～4.1 V)比容量为144 mAh/g。陈永珍等[5]将回收LiFePO4在空气中、500℃下煅烧2.5 h,除去碳和有机杂质后,以n(Li) ∶n(Fe) ∶n(P)=1.05∶1.00∶1.00 的比例补充NH4H2PO4等原料,再分别用葡萄糖、柠檬酸和聚乙二醇作碳源,在650℃下煅烧24 h再生LiFePO4,发现用葡萄糖作碳源制备的LiFePO4电性能较好,0.1C放电(2.5～4.2 V)比容量为123.77 mAh/g。

目前,LiFePO4回收技术存在污染较高、所加试剂价值高、操作繁多和制得材料比容量不高等问题。针对材料生产中报废的LiFePO4料(生产报废料)和报废电芯正极片上剥离的LiFePO4料(极片回收料)多样化的情况,本文作者采用煅烧除碳的方式,使物料状态初始基本一致;再用柠檬酸溶液松解除碳料的晶粒;补加少量FePO4等原料,引导反应发生和晶体生长,制得LiFePO4。

1 实验

1.1 LiFePO4回收、再生及合成方法

1.1.1 回收的LiFePO4物料不同除碳温度的改善制备

将LiFePO4回收料置于匣钵内切块,用马弗炉于空气中350～550℃下煅烧1 h,除去碳和有机杂质等,得到除碳料。测定生产报废料、极片回收料与除碳料的碳含量,再取9.165 7 g生产报废料与11.826 4 g极片回收料,进行热重(TG)-差示扫描量热(DSC)分析。

除碳料中加入FePO4(湖北产,电池级)、Li2CO3(四川产,电池级)、葡萄糖(C6H12O6·H2O,山东产,食品级)和柠檬酸(济南产,食品级)进行改善,具体方案见表1。……