摘要
随着现代经济的飞速发展，化学能源成为当下最主流的储能技术选择，带来了锂离子电池市场的蓬勃发展。磷酸铁锂因其出色的电化学性能而获得广泛认可，但也同时产生了大量退役磷酸铁锂电池，如果不使用适当有效的技术手段对其进行回收利用，将会产生环境污染和资源浪费。目前主流的回收方法主要包括湿法回收和直接再生，但湿法回收需要消耗强酸或强碱试剂，并且需要许多步骤才能获得高纯度的前驱体，操作难度大，会对环境造成二次污染，不适合大规模回收利用废旧磷酸铁锂正极材料。本论文主要针对废旧磷酸铁锂正极材料的回收流程长、操作复杂、会产生二次污染等问题，采用了直接再生方回收废旧磷酸铁锂正极材料的方法，并重点研究了以下内容： 1、为解决固相再生温度高、能耗大等问题，提出了低温二元熔盐结合碳还原环境有效地再生了废旧磷酸铁锂正极材料的方法。通过条件优化结果表明，在LiNO3与CH3COOLi两盐摩尔比为0.5∶0.5，补锂温度为230℃、补锂时间为3h、葡萄糖添加量为10wt%的最佳条件下得到再生材料。通过XRD、XPS等分析表明废旧材料经过低温熔盐补锂和后退火过程，材料的晶体缺陷得到良好修复。通过SEM、TEM等分析表明再生材料团聚现象减弱，晶格缺陷消失。通过循环性能、CV、阻抗等分析表明再生材料的电化学性能也得到大幅度提升，1C下放电比容量已经从46.1mAhg-1提升到了137.6mAhg-1，大倍率下性能甚至优于商业材料，为再生高倍率正极材料提供新思路。 2、针对固相再生无法均匀接触并修复材料提出了以DL-苹果酸为还原剂的绿色、高效、更低温的一步水热直接再生废旧磷酸铁锂正极材料的方法。通过单因素实验结果表明，在锂源浓度为1.2molL-1、水热时间为6h、水热温度为100℃时制备出了没有结构缺陷的再生材料。通过XRD、ICP、XPS等分析表明锂源浓度、水热时间、水热温度的控制非常关键，在最优再生条件下，材料经过DL-苹果酸富锂溶液水热再生后结构和缺陷得到了有效修复。通过SEM、TEM等结果表明水热后的颗粒更加细小均匀。通过循环性能、CV、阻抗等分析表明再生材料在1C下的放电比容量高达138.4mAhg-1，200次循环后容量保持率高达98.7%，再生材料的倍率性能也得到较大提升，可逆性更好，水热再生后材料的导电性大幅度提高，有利于锂离子的扩散，从而提升了材料的电化学性能，为废旧磷酸铁锂电池的大规模回收提供了绿色可行的思路。
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