CN112938924A - 一种碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法及所合成的碳包覆磷酸亚铁锂材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电化学技术领域,具体涉及一种碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法及所合成的碳包覆磷酸亚铁锂材料。一种碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法,包括如下步骤:(1)将锂源材料、铁源材料、磷源材料和辅料混合,得到混合物A,混合物A的固含量为1%‑30%;(2)将混合物A置于反应釜中进行溶剂热反应,得到混合物B;(3)将混合物B固液分离,得到固体混合物C和液体混合物D,并将固体混合物C干燥;(4)将干燥后的混合物C、碳源和添加剂混合并干燥后得到混合物E;(5)将混合物E在保护气氛下焙烧得到碳包覆磷酸亚铁锂材料。本发明制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料在‑20℃时的放电容量为25℃时的70%以上,5C时的放电容量为1C时的90%以上。

Description

一种碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法及所合成的碳包覆磷 酸亚铁锂材料
技术领域
本发明属于电化学技术领域,具体涉及一种碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法及所合成的碳包覆磷酸亚铁锂材料。
背景技术
近年来磷酸亚铁锂正极材料以其优异的安全性能开始应用在汽车,储能,船舶,通信基站等各个领域。但是相比于三元前驱体正极材料,由于磷酸亚铁锂材料本身结构以及组成的限制,磷酸亚铁锂正极材料仍然存在着容量低,导电性能差等问题,这一问题难以满足高续航里程所用动力电池的使用需求。同时也难以满足动力电池快速充放电以及在低温条件下正常使用的需求。
因此研制一种低温以及倍率性能优异的磷酸亚铁锂锂离子电池正极材料至关重要。同时由于近年来动力电池开始进入报废爆发期,环保压力巨大,电池材料的回收再利用迫在眉睫。
此外为了提高磷酸亚铁锂正极材料的性价比合理利用磷酸亚铁锂正极材料制备过程中产生的废液也至关重要。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法及所合成的磷酸铁亚锂材料。本发明采用如下技术方案。
一种碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法,包括如下步骤:
(1)将锂源材料、铁源材料、磷源材料和辅料混合,得到混合物A,混合物A的固含量为1%-30%;锂源材料、铁源材料、磷源材料和辅料的摩尔比为 (0.2~5):1:(0.9~2):(0.2~5);
(2)将混合物A置于反应釜中进行溶剂热反应,得到混合物B,反应釜的压力为0.1MPa~35MPa、温度为45℃~650℃;
(3)将混合物B固液分离,得到固体混合物C和液体混合物D,并将固体混合物C干燥;
(4)将干燥后的混合物C、碳源和添加剂混合并干燥后得到混合物E,混合物C与碳源的质量比为1:0.005~0.15,混合物C与添加剂的质量比为 1:0.002~0.05;
(5)将混合物E在保护气氛下焙烧得到碳包覆磷酸亚铁锂材料,焙烧温度为600℃~900℃,时间为1-25小时,升温速率为5℃/min;
步骤(1)中的辅料为硫酸、盐酸、硝酸、草酸,醋酸、柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸、抗坏血酸钠、氢氧化钠、氨水中的一种或几种;
步骤(3)中固液分离方法为离心分离、重力沉降、压滤分离、电场磁场分离、树脂过滤分离中的一种或几种;
步骤(4)中的添加剂为氧化镁、氧化锰、氧化钛、五氧化二钒、双氧水、氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、亚硝酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、氧化铌、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、氧化钇、氧化镓中的一种或几种。
进一步的,步骤(2)中反应釜的压力为0.2MPa~6MPa,反应温度为 65℃~450℃。
进一步的,步骤(5)中的焙烧温度为650℃~830℃,时间为5-15小时。
进一步的,锂源材料为锂金属、氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂、硫酸锂、氯化锂、硝酸锂、亚硝酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、磷酸氢二锂、焦磷酸锂、偏磷酸锂、草酸锂和醋酸锂中的一种或几种。
进一步的,铁源材料为单质铁、三氧化二铁、四氧化三铁、氧化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、草酸亚铁、硝酸铁、硝酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、氢氧化铁、氢氧化亚铁、磷酸铁、磷酸亚铁、磷酸亚铁锂(LiFe(PO4))、磷酸铁锂(Li3Fe (PO4)2)、焦磷酸亚铁、焦磷酸铁、偏磷酸铁、偏磷酸亚铁、草酸亚铁、醋酸铁和醋酸亚铁中的一种或几种。
进一步的,磷源材料为单质磷、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸镁、磷酸一氢镁、磷酸二氢镁、磷酸钙、磷酸一氢钙、磷酸二氢钙、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸亚铁锂中的一种或几种。
进一步的,碳源为淀粉、蔗糖、葡萄糖、果葡萄糖、安赛蜜、甜菊糖、乙醇、聚乙烯醇、聚乙烯、乙烯、甲烷、乙烷、丁烷、丙烯、聚丙烯、石墨、石墨烯、碳纳米管、炭黑、活性炭、Super-p中的一种。
一种碳包覆磷酸亚铁锂材料通过上述合成方法所制备。
一种碳包覆磷酸亚铁锂材料,还包括LiFe2P6、K6Fe2O6、磷酸亚铁、磷酸镁、磷酸钙、磷酸锂、Fe7(PO4)6、偏磷酸锂、Li4P4O12、偏磷酸铁、偏磷酸亚铁、磷酸钠、偏磷酸钠、硫酸钠、硫酸锂、氯化锂、氯化钠、五氧化二磷、单质磷和二氧化硅中的一种或几种。
一种锂离子电池正极,包括上述方法中所制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料。
一种制备锂盐的方法,包括如下步骤:
(1)将锂源材料、铁源材料、磷源材料和辅料混合,得到混合物A,混合物A的固含量为1%-30%;锂源材料、铁源材料、磷酸材料和辅料的摩尔比为 (0.2~5):1:(0.9~2):(0.2~5);
(2)将混合物A置于反应釜中进行溶剂热反应,得到混合物B,反应釜的压力为0.1MPa~35MPa、温度为45℃~650℃;
(3)将混合物B固液分离,得到的固体混合物C和液体混合物D;
(4)向步骤(3)中得到液体混合物D中加入可溶性锂盐或沉淀剂得到锂盐材料。本发明提供了一种回收碳包覆磷酸亚铁锂材料制备过程中产生废液的方法。
进一步的,可溶性锂盐为硫酸锂、氯化锂、硝酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、醋酸锂中一种或几种。
进一步的,沉淀剂包括碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、草酸钠、草酸中的一种或几种。
一种报废的磷酸亚铁锂电池拆解后的废旧正极片上的正极材料的回收方法,采用如下制备方法:
(1)将1mol报废磷酸亚铁锂正极材料和2-12mol添加料混合得到混合物 A1,控制混合物A1的固含量为1-30%;其中添加料为磷源、铁源、锂源和辅料中的一种或多种;
(2)将混合物A1置于反应釜中进行溶剂热反应,得到混合物B1,反应釜的压力为0.1MPa~35MPa、温度为45℃~650℃;
(3)将混合物B1固液分离,得到固体混合物C1和液体混合物D1,并将固体混合物C1干燥;
(4)将干燥后的混合物C1、碳源和添加剂混合并干燥后得到混合物E1,混合物C1与碳源的质量比为1:0.005~0.15,混合物C1与添加剂的质量比为 1:0.002~0.05;
(5)将混合物E1在保护气氛下焙烧得到碳包覆磷酸亚铁锂材料,焙烧温度为600℃~900℃,时间为1-25小时,升温速率为5℃/min;
步骤(1)中的辅料为硫酸、盐酸、硝酸、草酸,醋酸、柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸、抗坏血酸钠、氢氧化钠、氨水中的一种或几种;
步骤(3)中固液分离方法为离心分离,重力沉降、压滤分离、电场磁场分离、树脂过滤分离中的一种或几种;
步骤(4)中的添加剂为氧化镁、氧化锰、氧化钛、五氧化二钒、双氧水、氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、亚硝酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、氧化铌、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、氧化钇、氧化镓中的一种或几种。
报废的磷酸亚铁锂电池拆解后的废旧正极片上的正极材料是以磷酸亚铁锂及其衍生物和磷酸铁及其衍生物为主要物质的混合物。报废的磷酸亚铁锂电池拆解后的废旧正极片上的正极材料的摩尔量为报废的磷酸亚铁锂电池拆解后的废旧正极片上的正极材料的质量与磷酸亚铁锂材料的相对分子质量的比值。
本发明提供的一种碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法还适用于废旧磷酸亚铁锂电池中报废的正极料的回收再利用,可以大幅降低回收成本,实现经济价值。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果。
(1)本发明所制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料碳均匀一致的包覆在磷酸亚铁锂材料的表面,可有效提高磷酸亚铁锂材料的导电性,进而可有效提高磷酸亚铁锂材料作为锂离子电池正极材料的倍率性能以及低温性能;
(2)本发明在制备碳包覆磷酸亚铁锂锂离子电池正极材料的过程中通过加入金属添加剂进行元素掺杂,来提高磷酸亚铁锂材料的导电性,进而可有效提高磷酸亚铁锂材料作为锂离子电池正极材料提高磷酸亚铁锂材料的倍率性能;
(3)本发明采用碳包覆与金属掺杂两种方式结合对磷酸亚铁锂材料进行改性且通过对每一步的反应原料及反应条件进行精确地控制来提高所制备的磷酸亚铁锂材料的导电性,所制备碳包覆磷酸亚铁锂材料在作为锂离子电池正极材料时在-20℃时的放电容量为25℃时70%以上,5C时的放电容量为1C时的90%以上。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见的,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明实施例1制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图2为本发明实施例2制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图3为本发明实施例3制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图4为本发明实施例4制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图5为本发明对比例1制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图6为本发明对比例2制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图7为本发明对比例3制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图8为本发明对比例4制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图9为本发明对比例5制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图10为本发明对比例6制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图11为本发明对比例7制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱;
图12为本发明实施例1制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的TEM照片;
图13为本发明对比例1制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的TEM照片;
图14为本发明实施例1中步骤(3)固液分离步骤得到的液体所制备的碳酸锂的XRD图谱;
图15为本发明实施例2中步骤(3)固液分离步骤得到的液体所制备的碳酸锂的XRD图谱。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明的保护范围。
实施例1
(1)将1mol氢氧化锂,1mol硫酸亚铁,1mol磷酸,1mol氨水混合得到混合物A,控制混合物A的固含量为15%;
(2)将混合物A置于反应釜内进行溶剂热反应得到混合物B,反应温度为 430℃,压力4.2MPa;
(3)将混合物B通过离心分离得到固体混合物C和液体混合物D,并将固体混合物C烘干;
(4)将烘干后的混合物C、碳源和添加剂按照质量比为1:0.01:0.002混合并烘干后得到混合物E,其中碳源为碳粉和甜菊糖的混合物、添加剂为氧化钛和五氧化二钒的混合物;
(5)将混合物E在氮气气氛下焙烧得到碳包覆磷酸亚铁锂材料,其中焙烧温度为780℃,保温时间为12小时,升温速率为5℃/min。
实施例2
(1)将3mol磷酸锂,1mol氯化亚铁,1.1mol磷酸,0.5mol氢氧化钠和抗坏血酸钠的混合物共同混合得到混合物A,控制混合物A的固含量为10%;
(2)将混合物A置于反应釜内进行溶剂热反应得到混合物B,反应温度为 300℃,压力2.4MPa;
(3)将混合物B通过压滤分离得到固体混合物C和液体混合物D,并将固体混合物C烘干;
(4)将烘干后的混合物C、碳源和添加剂按照质量比为1:0.005:0.01混合并烘干后得到混合物E,其中碳源为蔗糖、葡萄糖和碳纳米管的混合物、添加剂为氧化铌和氧化镁的混合物;
(5)将混合物E在氮气气氛下焙烧得到碳包覆磷酸亚铁锂材料,其中焙烧温度为750℃,保温时间为10小时,升温速率为5℃/min。
实施例3
(1)将4.5mol氯化锂,1mol硝酸亚铁,1.2mol磷酸二氢铵,2mol氢氧化钠和柠檬酸的混合物共同混合得到混合物A,控制混合物A的固含量为8%;
(2)将混合物A置于反应釜内进行溶剂热反应得到混合物B,反应温度为 280℃,压力2MPa;
(3)将混合物B通过压滤分离得到固体混合物C和液体混合物D,并将固体混合物C烘干;
(4)将烘干后的混合物C、碳源和添加剂按照质量比为1:0.02:0.02混合并烘干后得到混合物E,其中碳源为蔗糖、葡萄糖和碳纳米管的混合物、添加剂为氧化铌和氧化镁的混合物;
(5)将混合物E在氮气气氛下焙烧得到碳包覆磷酸亚铁锂材料,其中焙烧温度为810℃,保温时间为9小时,升温速率为5℃/min。
实施例4
(1)将1mol报废正极料(以磷酸亚铁锂、磷酸铁为主的混合物质),0.2mol 氢氧化锂,2mol盐酸、氢氧化钠和柠檬酸的混合物共同混合得到混合物A1,控制混合物A1的固含量为8%;
(2)将混合物A1置于反应釜内进行溶剂热反应得到混合物B1,反应温度为450℃,压力5.4MPa;
(3)将混合物B1通过压滤分离得到固体混合物C1和液体混合物D1,并将固体混合物C1烘干;
(4)将烘干后的混合物C1、碳源和添加剂按照质量比为1:0.02:0.04混合并烘干后得到混合物E1,其中碳源为蔗糖、葡萄糖和石墨烯的混合物、添加剂为氧化钛;
(5)将混合物E1在氮气气氛下焙烧得到碳包覆磷酸亚铁锂材料,其中焙烧温度为750℃,保温时间为10小时,升温速率为5℃/min。
对比例1
将1.03mol碳酸锂,1mol磷酸铁,蔗糖和葡萄糖(按磷酸亚铁锂生成物的 10%添加),氧化锰(按磷酸亚铁锂生成物的1%添加)混合后烘干;烘干后的粉体在750℃恒温10小时;通过气流粉碎再过筛后得到磷酸亚铁锂成品。
对比例2
将1mol碳酸锂,1mol氧化铁,1mol磷酸二氢铵,蔗糖和葡萄糖(按磷酸亚铁锂生成物的12%添加)混合后烘干;烘干后的粉体在730℃恒温15小时;通过气流粉碎再过筛后得到磷酸亚铁锂成品。
对比例3
在实施例1的基础上设置对比例3,对比例3与实施例1的区别在于步骤(1) 中不加入辅料,其余特征与实施例1相同。
对比例4
在实施例1的基础上设置对比例4,对比例4与实施例1的区别在于步骤(1) 中混合物的固含量为35%,其余特征与实施例1相同。
对比例5
在实施例1的基础上设置对比例5,对比例5与实施例1的区别在于步骤(2) 中反应釜的温度为40度,压力为0.2MPa,其余特征与实施例1相同。
对比例6
在实施例1的基础上设置对比例6,对比例6与实施例1的区别特征在于,混合物C与添加剂的质量比为1:0.001,其余特征与实施例1相同。
对比例7
在实施例1的基础上设置对比例7,对比例7与实施例1的区别特征在于,混合物C与添加剂的质量比为1:0.1,其余特征与实施例1相同。
将实施例1-4和对比例1-7所制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料作为锂离子电池正极材料来制备18650、1.6A电芯,并测试电芯的低温性能和倍率放电性能。测试结果如表1所示。对实施例1-4以及对比例1-7中所制备的磷酸亚铁锂进行 XRD测试,测试结果如图1-11所示,对实施例1和对比例1进行TEM测试,测试结果如图12-13所示。
表1电芯的低温性能和倍率性能测试结果
Figure RE-GDA0003008052150000081
Figure RE-GDA0003008052150000091
由图1-4可知,本发明中实施例1-4所制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD 图谱中的三强峰分别于与LiFePO4标准PDF卡片的锋位相对应,说明本发明成功的合成了磷酸亚铁锂材料,由于碳材料相对于磷酸亚铁锂材料来说结晶程度较差,因此在碳包覆磷酸亚铁锂材料的XRD图谱中观察不到碳的锋。
由图12可知,本发明实施例1中制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料中碳层均匀的包覆在磷酸亚铁锂材料表面。由图13可知对比例1中制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料中存在游离的无定形碳,碳包覆效果不好。
由表1所示,采用本发明的制备方法所制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料作为锂离子电池正极材料,电流密度为0.5C时,在-20℃和25℃时分别进行充放电性能测试,测试结果表示-20℃时的放电容量可以达到25℃时的70%以上,本发明制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料作为锂离子电池正极材料,低温性能得到有效改善。此外分别在1C和5C的电流密度下测试本发明所制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料作为正极材料的充放电性能,从测试结果可知,在5C的电流密度下,本发明制备的磷酸亚铁锂材料的放大容量可以达到1C电流密度时的90%以上,可见本发明制备的碳包覆磷酸亚铁锂作为锂离子电池正极材料具有优异的倍率性能。对比例3-7为在本发明实施例的基础上更改反应条件,由电化学性能测试可以看到,对比例3-7所制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料作为锂离子电池正极材料与实施例1-4所制备的碳包覆磷酸亚铁锂材料相比性能有所下降。
本发明将实施例1-2步骤(3)的固液分离后得到的液体通过闪蒸浓缩至锂盐30g/L再添加碳酸钠制得碳酸锂,对成品进行X射线衍射分析结果如图14-15 所示,并进行纯度测试,测试结果如表2所示。
表2碳酸锂的纯度测试
碳酸锂纯度%
实施例1碳酸锂 99.6
实施例2碳酸锂 99.5
电池级碳酸锂 99.5
工业级碳酸锂 98.5
由图14-15以及表2可知,本发明中利用固液分离后的液体可成功的制备碳酸锂且所制备的碳酸锂的纯度可以达到电池级碳酸锂的纯度。
此外,本发明中的制备方法也适用于对报废的碳包覆磷酸亚铁锂正极材料的回收利用。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述,但是应该理解的是,这里具体的描述,不应理解为对本发明的实质和范围的限定,本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改,都属于本发明所保护的范围。

Claims (12)

1.一种碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将锂源材料、铁源材料、磷源材料和辅料混合,得到混合物A,混合物A的固含量为1%-30%;所述锂源材料、所述铁源材料、所述磷源材料和所述辅料的摩尔比为(0.2~5):1:(0.9~2):(0.2~5);
(2)将混合物A置于反应釜中进行溶剂热反应,得到混合物B,反应釜的压力为0.1MPa~35MPa、温度为45℃~650℃;
(3)将混合物B固液分离,得到固体混合物C和液体混合物D,并将固体混合物C干燥;
(4)将干燥后的混合物C、碳源和添加剂混合并干燥后得到混合物E,所述混合物C与所述碳源的质量比为1:0.005~0.15,所述混合物C与所述添加剂的质量比为1:0.002~0.05;
(5)将混合物E在保护气氛下焙烧得到碳包覆磷酸亚铁锂材料,焙烧温度为600℃~900℃,时间为1-25小时,升温速率为5℃/min;
步骤(1)中的辅料为硫酸、盐酸、硝酸、草酸,醋酸、柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸、抗坏血酸钠、氢氧化钠、氨水中的一种或几种;
步骤(3)中固液分离方法为离心分离、重力沉降、压滤分离、电场磁场分离、树脂过滤分离中的一种或几种;
步骤(4)中的添加剂为氧化镁、氧化锰、氧化钛、五氧化二钒、双氧水、氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、亚硝酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、氧化铌、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、氧化钇、氧化镓中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法,其特征在于,所述步骤(2)中反应釜的压力为0.2MPa~6MPa,反应温度为65℃~450℃。
3.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法,其特征在于,所述步骤(5)中的焙烧温度为650℃~830℃,时间为5-15小时。
4.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法,其特征在于,所述锂源材料为锂金属、氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂、硫酸锂、氯化锂、硝酸锂、亚硝酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、磷酸氢二锂、焦磷酸锂、偏磷酸锂、草酸锂和醋酸锂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法,其特征在于,所述铁源材料为单质铁、三氧化二铁、四氧化三铁、氧化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、草酸亚铁、硝酸铁、硝酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、氢氧化铁、氢氧化亚铁、磷酸铁、磷酸亚铁、磷酸亚铁锂(Li3Fe(PO4)2)、磷酸铁锂(Li3Fe(PO4)2)、焦磷酸亚铁、焦磷酸铁、偏磷酸铁、偏磷酸亚铁、草酸亚铁、醋酸铁和醋酸亚铁中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法,其特征在于,磷源材料为单质磷、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸镁、磷酸一氢镁、磷酸二氢镁、磷酸钙、磷酸一氢钙、磷酸二氢钙、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸亚铁锂中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法,其特征在于,所述碳源为淀粉、蔗糖、葡萄糖、果葡萄糖、安赛蜜、甜菊糖、乙醇、聚乙烯醇、聚乙烯、乙烯、甲烷、乙烷、丁烷、丙烯、聚丙烯、石墨、石墨烯、碳纳米管、炭黑、活性炭、Super-p中的一种。
8.一种碳包覆磷酸亚铁锂材料,其特征在于,采用权利要求1-7任一项所述的合成方法所制备。
9.根据权利要求8所述的碳包覆磷酸亚铁锂材料,其特征在于,还包括LiFe2P6、K6Fe2O6、磷酸亚铁、磷酸镁、磷酸钙、磷酸锂、Fe7(PO4)6、偏磷酸锂、Li4P4O12、偏磷酸铁、偏磷酸亚铁、磷酸钠、偏磷酸钠、硫酸钠、硫酸锂、氯化锂、氯化钠、五氧化二磷、单质磷和二氧化硅中的一种或几种。
10.一种锂离子电池正极,其特征在于,包括权利要求9所述的一种碳包覆磷酸亚铁锂材料。
11.一种制备锂盐的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将锂源材料、铁源材料、磷源材料和辅料混合,得到混合物A,混合物A的固含量为1%-30%;所述锂源材料、所述铁源材料、所述磷酸材料和所述辅料的摩尔比为(0.2~5):1:(0.9~2):(0.2~5);
(2)将混合物A置于反应釜中进行溶剂热反应,得到混合物B,反应釜的压力为0.1MPa~35MPa、温度为45℃~650℃;
(3)将混合物B固液分离,得到固体混合物C和液体混合物D;
(4)向步骤(3)中得到液体混合物D中加入可溶性锂盐或沉淀剂得到锂盐材料;
所述可溶性锂盐为硫酸锂、氯化锂、硝酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、醋酸锂中一种或几种;
所述沉淀剂包括碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、草酸钠、草酸中的一种或几种。
12.一种报废的磷酸亚铁锂电池拆解后的废旧正极片上的正极材料的回收方法,其特征在于,采用如下制备方法:
(1)将1mol报废磷酸亚铁锂正极材料和2-12mol添加料混合得到混合物A1,控制混合物A1的固含量为1-30%;所述添加料为磷源、铁源、锂源和辅料中的一种或多种;
(2)将混合物A1置于反应釜中进行溶剂热反应,得到混合物B1,反应釜的压力为0.1MPa~35MPa、温度为45℃~650℃;
(3)将混合物B1固液分离,得到固体混合物C1和液体混合物D1,并将固体混合物C1干燥;
(4)将干燥后的混合物C1、碳源和添加剂混合并干燥后得到混合物E1,所述混合物C1与所述碳源的质量比为1:0.005~0.15,所述混合物C1与所述添加剂的质量比为1:0.002~0.05;
(5)将混合物E1在保护气氛下焙烧得到碳包覆磷酸亚铁锂材料,焙烧温度为600℃~900℃,时间为1-25小时,升温速率为5℃/min;
步骤(1)中的辅料为硫酸、盐酸、硝酸、草酸,醋酸、柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸、抗坏血酸钠、氢氧化钠、氨水中的一种或几种;
步骤(3)中固液分离方法为离心分离、重力沉降、压滤分离、电场磁场分离、树脂过滤分离中的一种或几种;
步骤(4)中的添加剂为氧化镁、氧化锰、氧化钛、五氧化二钒、双氧水、氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、亚硝酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、氧化铌、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、氧化钇、氧化镓中的一种或几种。
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