专利示意图

一、技术领域

磷酸铁锂正极材料的回收技术领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202211261376.9

发明人：周光敏、梁正、贾凯、王俊雄、成会明

2.专利说明书摘要

本发明公开了一种磷酸铁锂正极材料的修复方法，包括以下步骤：S1、将磷酸铁锂正极材料与多功能溶剂混合，进行溶剂热处理；多功能溶剂由乙醇、醋酸锂和聚乙烯吡咯烷酮混合制成；S2、将溶剂热处理后得到的沉淀物进行真空干燥；S3、将真空干燥得到的固体粉末进行煅烧，得到修复后的磷酸铁锂正极材料。本发明采用由乙醇、聚乙烯吡咯烷酮和醋酸锂组成的多功能溶剂首先对磷酸铁锂正极材料表面进行活化处理，经过活化处理后的磷酸铁锂正极材料表面在溶剂热处理过程中可以和锂离子有效地结合，利用乙醇的还原性对磷酸铁锂中的反位缺陷进行了修复，在后续煅烧过程中不需要再加入锂盐补充锂离子，有利于在煅烧的时候对磷酸铁锂正极材料进行有效地修复。

3.创新点

本发明属于磷酸铁锂电池正极材料的回收技术领域，涉及一种对废弃磷酸铁锂正极材料实现直接修复、掺杂、包碳的多功能溶剂。溶剂的成分包括还原性的溶剂介质，锂源，掺杂改性的各种添加剂，共同组成了这种多功能溶剂。其直接修复、掺杂、包碳的过程为：采用多功能溶剂对废弃磷酸铁锂正极材料进行处理，再将溶剂热处理以后的产物真空烘干，最后在氩气、氢气的气氛下进行煅烧，获得长循环寿命的磷酸铁锂正极材料。修复的正极材料颗粒结构均匀完整，性能优异，可再用于组装新的磷酸铁锂正极材料电池。该方法使用的功能化溶剂价格低廉、环境友好，使用的多功能溶剂可以使得废弃磷酸铁锂正极材料和锂离子进行有效结合并且在后续有利于提高补锂效率。使用的功能化溶剂利用了还原性溶剂的还原性对废弃磷酸铁锂正极材料中的反位缺陷进行修复，不需要添加昂贵或有毒性的还原剂，实现了溶剂的最大的利用效率。同时多功能溶剂在修复的过程中对废弃磷酸铁锂正极材料进行了元素掺杂、包碳，使其修复后具有较长的循环寿命，优于商业磷酸铁锂正极材料的循环寿命。

4.痛点问题

尽管通过不同的方式对废弃磷酸铁锂进行了回收，但是回收的磷酸铁锂的循环性能不佳是回收磷酸铁锂所面临的急需要解决的问题，我们通过再回收过程中实现磷酸铁锂的掺杂与包碳使得回收的磷酸铁锂具有优异的循环稳定性。

5.技术优势

本发明在修复的过程中对废弃的磷酸铁锂进行包碳并且掺杂，成功解决了回收的磷酸铁锂循环性能不佳的问题。

三、产业化信息

1.应用场景

可以用于回收废旧电池

2.商业价值

此项技术拥有巨大的商业前景，对于电池回收行业有以下市场价值：受动力以及储能市场高速增长带动，2021年中国磷酸铁锂电池出货量超160GWh，同比增长超150%。2022年，磷酸铁锂电池延续了去年强劲的增长态势，Q1中国动力电池出货量超96GWh，其中磷酸铁锂电池占比55%，反超三元动力电池。而且呈现出逐年递增的趋势，这些电池5-8年会成为废弃电池，因此回收市场规模巨大。

3.发展规划

据中国锂动力电池产业联盟的统计，2016年全球动力电池需求量41.6GW·h，其中LFP、NCA、NCM和LMO四大主要类型的动力锂离子电池的需求量分别为23.9GW·h、5.5GW·h、10.5GW·h和1.7GW·h，LiFePO4电池占据了57.4%的市场，NCA和NCM两大三元材料体系动力电池合计需求量占总需求量的38.5%。由于三元材料的高能量密度以及国家的政策支持，2017年三元体系动力电池占比上升为45%，磷酸铁锂电池占动力电池的49%。目前，纯电动客车全部为磷酸铁锂电池，且早期行业内磷酸铁锂动力电池为最主流的配套电池体系，因此，磷酸铁锂电池的退役爆发期将首先到来。LiFePO4废旧电池的回收再利用不仅能降低由于大量废弃物带来的环境压力，同时将带来可观的经济效益，有利于整个行业的可持续发展。

4.合作方式

面议

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