废旧磷酸铁锂正极粉磷酸浸出过程的优化及宏观动力学

随着新能源汽车产业快速发展,磷酸铁锂动力电池退役量爆发式增长,回收需求迫切,但面临回收利用经济性较差的难题。正极材料价值较高,本文提出采用磷酸浸出废旧正极材料以制备电池用磷酸铁,但铝等杂质的分离是关键。本文以含铝的磷酸铁锂正极粉为原料,开展了磷酸浸出过程优化及宏观动力学研究,重点研究了酸料比、浸出温度、液固比、搅拌速度等参数对磷酸铁锂及铝浸出效果的影响规律,并考察了磷酸铁锂在磷酸溶液中浸出的宏观动力学。研究结果表明,在酸料比1.1mL/g、温度20℃、液固比（5∶1)mL/g、搅拌速度400r/min、浸出时间120min条件下,磷酸铁锂浸出率大于93%,铝浸出率小于20%;磷酸铁锂正极粉磷酸浸出过程符合无固态产物层的收缩核模型,表观活化能为24.62kJ/mol,浸出过程受扩散控制。     

磷酸铁锂废粉硫酸氢钠焙烧回收工艺研究

随着磷酸铁锂电池新能源车产销量迅速增长，如何有效回收废旧磷酸铁锂动力电池并实现有价金属的资源化利用已成为研究热点。提出一种钠盐辅助焙烧磷酸铁锂废粉和水浸回收锂盐的工艺。在氧气气氛中磷酸铁锂废粉与一水硫酸氢钠反应生成硫酸钠锂、磷酸铁、三氧化二铁，然后通过选择性浸出、分离、沉淀得到纯度高达99.58%的磷酸锂、纯度达到99.6%的磷酸铁。对一水硫酸氢钠与磷酸铁锂废粉质量比、氧化焙烧温度、焙烧保温时间和焙烧产物水浸时间等工艺条件进行了研究，结果表明一水硫酸氢钠与磷酸铁锂废粉质量比为1.6、氧化焙烧温度为600℃、焙烧保温时间为60 min、焙烧产物室温水浸时间为70 min为最佳回收工艺参数，在此条件下锂离子浸出率为98.7%。该工艺在温和条件下实现了有价金属的选择性回收，有助于废旧磷酸铁锂电池资源化利用。     

基于磷酸铁锂提锂渣的电池级磷酸铁制备工艺研究

目前在磷酸铁锂电池正极材料回收时往往仅回收其中经济价值高的锂元素，而产生的提锂渣中大量磷酸铁因杂质中的铝元素脱除困难导致无法回收利用，造成了巨大的资源浪费。为此，提出了一种使用硝酸浸提磷酸铁的方法。首先在浸出液中加入甲醇电解还原浸出液中的铁离子，再向还原液中加入氢氟酸作为沉淀剂脱除酸浸液中的铝离子，脱铝后的酸浸液用过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子，再加入甲醛并加热沉淀出电池级磷酸铁。研究结果表明：在浸取温度70℃、硝酸浓度5 mol/L、酸浸40 min的条件下，Fe的浸出率为92.7%;经电解还原亚铁后脱铝制备出了Al质量分数仅为72 mg/kg的磷酸铁，满足HG/T 4701-2021《电池用磷酸铁》的Ⅱ型标准。该方法为磷酸铁锂提锂渣的回收利用提供了一条新思路。     

工业级硫酸亚铁制备高性能磷酸铁锂正极材料

工业级硫酸亚铁通过提纯除杂、氧化后与磷酸铵反应生成磷酸铁,磷酸铁与碳酸锂在高温条件下碳热还原烧制成磷酸铁锂正极材料。制得的磷酸铁锂具有优异的电化学性能,0. 1 C放电比容量达到164 mAh·g~(-1)以上,1 C循环30次后放电比容量仍然稳定在130 mAh·g~(-1)左右。合成磷酸铁母液通过蒸发浓缩得到硫酸铵、磷酸铵混合物,混合物中氮含量达到14%以上,磷含量达3%以上,可用作氮磷复合肥。     

废磷酸铁锂电池回收制备磷酸锂

为探索废磷酸铁锂电池中锂的高效、短流程回收工艺，以磷酸-过氧化氢体系浸出废磷酸铁锂电池粉末获得的锂富集液为原料，分别采用P-204-磺化煤油溶液体系和氢氧化锂进行萃取和水解净化，考查了不同因素对杂质铜、铁、铝去除率的影响规律，确定了最佳除杂条件，并将净化后的锂富集液蒸发浓缩制得磷酸锂，对其进行了表征分析，结果表明：最佳净化除杂条件为溶液pH=6、反应温度20℃,在此条件下采用质量浓度为0.1 g/mL的氢氧化锂水解除杂30 min,杂质铝、铁、铜的去除率分别为100%、100%、82.61%,锂的损失率为53.54%,蒸发浓缩所得的磷酸锂粉体颗粒呈规整的片状结构，锂总回收率高于45%。该工艺流程简短，化学试剂用量少，成本低，实现了废磷酸铁锂电池的绿色高效回收。     

沉淀法回收废旧磷酸铁锂电池中的铁和锂

采用NaOH溶液浸泡法分离废旧磷酸铁锂电池的铝箔和正极材料,采用有机溶剂浸泡法分离正极活性物质和粘结剂,采用酸浸-沉淀法回收废旧磷酸铁锂电池中的铁和锂,考察了回收废旧磷酸铁锂电池中的铁和锂,考察了试剂浓度、固液比和反应时间等因素对处理效果的影响,实验结果表明:在NaOH溶液的浓度为0.4 mol/L,NaOH溶液与正极片的液固比(m L/g)为10的条件下,将正极废片在NaOH溶液中浸泡10 min,可以实现铝箔与正极材料的完全分离;在温度为60℃,有机溶剂与正极材料的液固比(m L/g)为10的条件下,将正极材料在有机溶剂NMP中浸泡30 min,可以实现正极活性物质与粘结剂的完全分离;在硫酸浓度为4 mol/L,液固比(m L/g)为10,反应温度为60℃的条件下,将正极活性物质在硫酸-双氧水体系中反应2 h,铁和锂的浸出率分别达到96.4%和97.0%;在浸出液的pH为3时,铁的沉淀率达到99.0%;在除去铁的浸出液中,碳酸钠的用量为200 g/L时,锂的沉淀率达到98.9%。     

前驱体磷酸铁的制备及其对磷酸铁锂电化学性能的影响

以Fe3+为铁源,采用均相沉淀法制备前驱体磷酸铁,通过碳热还原法制得磷酸铁锂正极材料,研究其电化学性能。结果表明,以优化条件下所得磷酸铁为前驱体制备的磷酸铁锂,在0.1 C充放电倍率下,其首轮放电比容量达154 mA.h/g,充电比容量为156 mA.h/g,首轮充放电效率达98.9%,循环倍率性能优良。     

废旧磷酸铁锂及钛酸锂混合料硫酸熟化-水浸提锂

本文通过对废旧磷酸铁锂和钛酸锂复杂料进行热解试验,热解过程大致可分为四个阶段：少量的水分挥发阶段、树脂分解阶段、磷酸铁锂被氧化阶段和分解阶段。同时,升温速率越快,最大质量损失曲线向高温区移动。对废旧磷酸铁锂正极的硫酸熟化-水浸试验,得出熟化温度为200℃、熟化时间40min、酸料比0.8mL/g和硫酸浓度18mol/L为最优熟化条件,锂的浸出率可达到97.94%以上。     

硫酸锂溶液中微量磷酸铁诱导结晶除磷研究

磷酸铁锂正极粉提锂后得到的硫酸锂溶液中,PO43-含量520ppm,铁离子30ppm,铝离子24 ppm,需要纯化除去。以其为研究对象,基于均相结晶和磷酸铁诱导结晶的磷脱除对比结果,系统研究不同结晶条件对除磷酸根效果的影响。结果表明,磷酸铁诱导结晶效果显著优于均相结晶,最佳结晶条件为晶种FePO4·2H2O用量为8.0g/L,体系pH值4.0,Fe/P摩尔比1.1,反应温度70℃,磷的脱除率高达99.5%,溶液中磷残余量降至0.3ppm。6次循环实验和XRD结果均表明晶种结构稳定,这为有效解决了传统铁盐除磷效果差、污泥产生量大等难题提供了保证。     

磷酸铁锂粉料硫酸法提锂工艺研究

本文利用双氧水+浓硫酸处理磷酸铁锂粉料提锂工艺研究,主要研究了酸固比、双氧水用量、反应温度、粉料中铝对氧化酸溶浸出的影响。研究结果表明:酸固比为0.5:1;反应温度为60~80℃;反应pH=1.5~2.0;反应时间为2~3h;粉料中铝含量小于1%,提锂收率大于92%,总收率为87.4%。     

废旧磷酸铁锂电池的回收及利用

概述了废旧磷酸铁锂电池回收工艺的主要流程,介绍了回收磷酸铁锂的几种工艺方法,并进行了比较。     

磷酸铁的研究进展

近年来,磷酸铁锂（LiFePO4）因具有突出优势已成为锂离子电池正极材料研究热点,磷酸铁与磷酸铁锂结构非常相似而成为正极材料的一种重要前躯体。介绍了磷酸铁的结构、制备方法研究现状和最新进展。     

磷酸铁锂的合成方法和掺杂改性技术

磷酸铁锂是一种锂离子电池的正极材料,具有比容量大,成本低和资源丰富的特点。本文介绍了锂离子电池正极材料磷酸铁锂的合成方法和改性技术。制备方法中重点讲述了固相合成法中的草酸亚铁铁源合成法和三氧化二铁铁源碳热还原合成法。改性技术中主要论述了碳包覆技术及金属离子掺杂改性技术。通过对比,综合了各改性方式的优缺点,指出了现阶段在磷酸铁锂合成和制备技术中存在的问题,并对磷酸铁锂材料的未来发展做了一些展望。     

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题,一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型,回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究,重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响以及目前仍然存在的问题,最后展望了该领域的发展趋势,指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。     

铜掺杂碳包覆磷酸铁锂的微波合成及性能研究

研究了铜掺杂碳包覆磷酸铁锂（LiFePO₄）的微波合成。通过X射线衍射（XRD）表征了样品的化学组成和晶体结构,通过扫描电镜（SEM）考察了样品的微观形貌。分别用铜掺杂磷酸铁锂、碳包覆磷酸铁锂、铜掺杂碳包覆磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料,进行了电化学性能测试比较。充放电测试表明,微波合成的铜掺杂碳包覆磷酸铁锂具有良好的充放电性能和循环寿命,首次放电比容量达到145 mA•h/g,循环30次后比容量仍然有143.5 mA•h/g,为初始容量的98.96%,容量几乎无衰减。     

磷酸铁锂动力电池性能研究

采用导电性能优异的纳米碳管替代部分导电碳用以制作磷酸铁锂正极片,磷酸铁锂电池的充放电性能得到极大改善,电池内阻由未掺纳米碳管的7.5±0.5Ω降为1.7±0.3Ω,电池1 C电流下充放循环700次,容量未见衰减,维持在10 Ah。-20℃下放电容量为25℃时容量的57.35%。与1C下的放电容量相比,5 C下的放电容量未见减小。电池的优异电化学性能主要归功于整个电池电导性能的改进。     

废磷酸铁锂全组分资源化及杂质定向控制

为了实现废磷酸铁锂的全组分资源化,采用HCl、H_2O_2溶液作为浸取剂,LiOH·H_2O作为除杂剂,系统地研究废磷酸铁锂提锂过程中铁、磷、锂、铝、铜、镁元素的迁移规律。通过调控系统p H值实现对铝、铜、镁杂质元素的定向控制,得到较高纯度的Fe PO_4·xH_2O渣和氯化锂精制溶液。实验结果表明:H_2O_2及HCl试剂浓度分别为0.7和1.0 mol×L~(-1)、搅拌转速n为300 r×min~(-1)时,锂元素浸出率接近100%,但浸出液中铁、磷杂质的质量浓度ρ_B分别达到18.3、11.2 g×L~(-1);采用Li OH·H_2O将系统pH调控至1.1±0.05,可使质量分数为97.7%以上的铁、磷以FePO_4·x H_2O形式沉淀,其他元素保留在浸出液中;将浸出液p H值调至7.0～8.0即可将铝、铜元素排出系统;再将溶液pH值调至11.0～11.5,可将镁元素以Mg(OH)_2的形式去除,最后采用盐酸将pH值调回中性,即可得到氯化锂精制溶液,锂的回收率为97.3%。     

电池级无水磷酸铁生产工艺研究

介绍磷酸铁合成工艺研究现状，阐述贵州磷化新能源科技有限责任公司酸铵两步法磷酸铁生产工艺的主要流程、生产过程指标控制、产品指标。通过控制各工序指标范围为：铁磷质量比0.92～0.94，氧化率≥99.5%，反应pH值1～3，反应温度<65℃，晶体粒径d₅₀2～8μm,干燥回转窑最高温度780℃，炉尾端温度≤90℃，得到符合电池级磷酸铁锂生产要求的磷酸铁产品。     

废旧动力磷酸铁锂电池中正极材料再生利用综述

磷酸铁锂电池已被广泛运用于电动汽车,随着相关市场的蓬勃发展,在不久的将来会产生大量的废旧磷酸铁锂电池,从环境保护和资源回收的角度来看,先进的回收技术是一种趋势,正向符合绿色化学原则。例如,特定金属的选择性回收和电池材料的直接再生正在试验中,以开发防止二次污染产生的捷径工艺,并在整个回收过程中改善原子经济。本文论述了磷酸铁锂正极材料的再生有一整套的工艺流程,再生之后可以通过改性进一步提高磷酸铁锂正极材料的电化学性能。     

磷酸铁锂正极材料中锂离子扩散系数的测定

通过碳热还原法制备了磷酸铁锂正极材料,并采用恒电位阶跃法测定了磷酸铁锂正极材料在不同电位和循环次数下的锂离子扩散系数,通过XRD对循环前后磷酸铁锂材料的晶体结构进行了表征,并对磷酸铁锂材料的失效模式进行了简单的分析。结果表明:LiFePO4在充放电过程中锂离子扩散系数随Li含量的增大,呈现先增大后略微降低的规律。随着充放电循环次数的增多,LiFePO4中Li+的固相扩散系数值明显下降。