本技术涉及废旧锂离子电池正极材料的回收再利用,详细描述了一种将废旧磷酸铁锂材料快速转化为磷酸锰铁锂的创新方法。该技术通过利用特定的浸出剂和氧化剂,结合机械活化技术,实现了废旧磷酸铁锂材料的高效再生,为电池材料的可持续利用提供了新途径。
背景技术
磷酸铁锂(LiFePO4
,LFP)作为一种出色的储能材料,在人类社会中发挥着至关重要的作用。其优异的安全性、低成本、低毒性以及无需对镍、钴的依赖等优势受到了广泛的关注、研究和应用。同时,由于降解造成的寿命有限,磷酸铁锂电池的广泛使用会产生大量的废旧电池,如果处置不当,会造成环境污染和资源浪费。因此,从减少污染、节约资源和经济效益的角度来看,它们的回收利用势在必行。
由于磷酸铁锂除了锂之外几乎没有其他有价值的金属,传统的浸出回收废旧的磷酸铁锂没有经济优势。为此,浸出回收工艺开始向高度选择性浸出方向发展,在一定酸性条件下,利用氧化剂的辅助浸出正极活性物质以提取有价金属,然后通过沉淀、分离等方法实现铁、锂元素的分离,再用于制备新的磷酸铁锂正极材料,如CN108390120A和CN108470952A。然而,此工艺工程流程依然相对冗长、操作过程复杂,尤其为实现锂元素的充分提取,往往需要远高于理论化学剂量,引起的二次污染不可避免。
当前,磷酸铁锂电池虽为动力电池主流,但其能量密度已接近瓶颈。磷酸锰铁锂(LiMn1-x
Fex
PO4
,LMFP)被认为是磷酸铁锂未来理想的升级品,并与磷酸铁锂的晶体结构相似,也具备化学性质稳定、安全性能优异等特点,同时磷酸锰铁锂掺杂的锰元素可提高材料的电压平台至4.1 V,使得磷酸锰铁锂电池的理论能量密度进一步提升,有助于突破磷酸铁锂能量密度瓶颈。此外,磷酸锰铁锂对稀有金属依赖程度低,可与磷酸铁锂共线生产,成本优势明显。
实现思路