一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂的返修方法

摘要

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂的返修方法，首先测试缺陷产品磷酸亚铁锂中磷酸盐、亚铁盐和锂盐百分含量，并换算成摩尔比，测出碳的含量，其次根据产品磷酸亚铁锂的设计标准，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐和碳源的量，称取上述计算所需磷酸盐、亚铁盐、锂盐、碳源，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂球磨，将球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，再降至常温，最后将煅烧后的粉体球磨，即制得正品磷酸亚铁锂产品，本发明对存在质量缺陷的磷酸亚铁锂进行了返修，从而使磷酸亚铁锂的克容量提高幅度大于20mAh/g，使缺陷产品重新成为正品，给生产企业降低生产成本，同时也有利于社会资源的节约。

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池的极片制作领域，特别涉及了一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂的返修方法。

背景技术

以磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)做为正极的动力电池具有高安全、长寿命、低成本、体积小、重量轻的突出优点，被认为是在二十一世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产品。它在笔记本电脑、摄录机、各种便携式电动工具、电子仪表、武器装备等领域也有着良好的应用前景。磷酸亚铁锂作为一种新型的锂离子电池正极材料，具有价格低廉、资源丰富、安全性好、循环更稳定、绿色环保的优点，而成为锂离子动力电池的最佳正极材料。实际生产中，磷酸亚铁锂因为配料、烧成、处理环节的失误，往往会造成质量缺陷。这一部分缺陷产品如果无法回收，会给生产企业增加生产成本，同时也不利于社会资源的节约。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂的返修方法，本方法能使存在质量缺陷的磷酸亚铁锂的克容量提高幅度大于20mAh/g，使缺陷产品重新成为正品。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的返修方法，包括下述步骤：

第一步，测试缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)中磷酸盐、亚铁盐和锂盐的百分比含量，并换算成摩尔比，同时测出碳源的含量，

第二步，根据产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的设计标准，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐和碳源的量，

所述磷酸盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵；所述亚铁盐为草酸亚铁或乙酸亚铁；所述锂盐为碳酸锂、乙酸锂或草酸锂；所述碳源为蔗糖或乙炔黑；

第三步，分别称取第二步计算所需磷酸盐、亚铁盐、锂盐和碳源，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)，装入球磨机混合球磨，球磨时间为4～8小时，球磨粒度为2μm-8μm，

第四步，将第三步球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，低温段温度选择300～400℃，保温3～5小时，高温段温度选择750～800℃，保温5～10小时，最后降至常温，升降温速率为0.5℃～3℃/min，

第五步，将煅烧后的粉体球磨，球磨时间为2-4小时，球磨粒度为2μm～5μm，即制得正品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)产品。

由于对存在质量缺陷的磷酸亚铁锂进行了返修，从而使磷酸亚铁锂的克容量提高幅度大于20mAh/g，使缺陷产品重新成为正品，降低了生产成本，同时也节约了社会资源。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更详细的描述。

实施例1

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的返修方法，包括下述步骤：

第一步，测试缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)中磷酸盐、亚铁盐和锂盐百分含量，并换算成摩尔比，Li∶Fe∶P＝1∶0.995∶1，并测出碳的含量，碳含量为5％，

第二步，根据产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的设计标准，Li∶Fe∶P＝1∶1∶1，碳含量为5％，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐、碳源的量，即1摩尔缺陷产品165.65g，需补偿乙酸亚铁0.005摩尔(FeC₄H₆O4)0.87g，

所述磷酸盐为磷酸氢二铵；所述亚铁盐为乙酸亚铁；所述锂盐为碳酸锂；所述碳源为蔗糖。

第三步，称取上述计算所需亚铁盐，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)，装入球磨机混合球磨，球磨时间为5小时，球磨粒度为6μm，

第四步，将球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，低温段温度选择380℃，保温4.8小时，高温段温度选择790℃，保温9小时，最后降至常温，升降温速率为2.5℃/min，

第五步，将煅烧后的粉体球磨，球磨时间为2小时，球磨粒度为4μm，即制得正品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)产品，返修的磷酸亚铁锂和缺陷产品的各倍率放电克容量(模拟电池测试)见表1，

表1

从表1可看出在0.2C、0.5C、1C放电时，返修后的样品克容量提高幅度大于20mAh/g。

实施例2

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的返修方法，包括下述步骤：

第一步，测试缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)中磷酸盐、亚铁盐和锂盐百分含量，并换算成摩尔比，Li∶Fe∶P＝1∶0.980∶1，并测出碳的含量，碳含量为3％，

第二步，根据产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的设计标准，Li∶Fe∶P＝1∶1∶1，碳含量为5％，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐、碳源的量，即1摩尔缺陷产品165.65g，需补偿草酸亚铁0.02摩尔(FeC₂O₄)3.6g，需补偿碳含量为2％，应补偿蔗糖量为7.5g，

所述磷酸盐为磷酸二氢铵；所述亚铁盐为草酸亚铁；所述锂盐为乙酸锂；所述碳源为蔗糖。

第三步，称取上述计算所需亚铁盐和碳源，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)，装入球磨机混合球磨，球磨时间为6小时，球磨粒度为5μm，

第四步，将球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，低温段温度选择350℃，保温4.5小时，高温段温度选择780℃，保温5.5小时，最后降至常温，升降温速率为2℃/min，

第五步，将煅烧后的粉体球磨，球磨时间为2.5小时，球磨粒度为3μm，即制得正品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)产品，返修的磷酸亚铁锂和缺陷产品的各倍率放电克容量(模拟电池测试)见表2，

表2

从表2可看出在0.2C、0.5C、1C放电时，返修后的样品克容量提高幅度大于20mAh/g。

实施例3

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的返修方法，包括下述步骤：

第一步，测试缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)中磷酸盐、亚铁盐和锂盐百分含量，并换算成摩尔比，Li∶Fe∶P＝0.990∶1∶1，并测出碳的含量，碳含量为4％。，

第二步，根据产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的设计标准，Li∶Fe∶P＝1.01∶1∶1，碳含量为5％，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐、碳源的量，即1摩尔缺陷产品165.65g，需补偿碳酸锂0.02摩尔(Li2CO3)0.74g，需补偿碳含量为1％，应补偿乙炔黑量为1.76g，

所述磷酸盐为磷酸氢二铵；所述亚铁盐为草酸亚铁；所述锂盐为碳酸锂；所述碳源为乙炔黑。

第三步，称取上述计算所需锂盐和碳源，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)，装入球磨机混合球磨，球磨时间为7小时，球磨粒度为3μm，

第四步，将球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，低温段温度选择350℃，保温4.9小时，高温段温度选择760℃，保温6小时，最后降至常温，升降温速率为2.5℃/min，

第五步，将煅烧后的粉体球磨，球磨时间为2.8小时，球磨粒度为3.5μm，即制得正品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)产品，返修的磷酸亚铁锂和缺陷产品的各倍率放电克容量(模拟电池测试)见表3，

表3

从表3可看出在0.2C、0.5C、1C放电时，返修后的样品克容量提高幅度大于20mAh/g。

实施例4

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的返修方法，包括下述步骤：

第一步，测试缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)中磷酸盐、亚铁盐和锂盐百分含量，并换算成摩尔比，Li∶Fe∶P＝0.880∶0.985∶1，并测出碳的含量，碳含量为2％，

第二步，根据产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的设计标准，Li∶Fe∶P＝1∶1∶1，碳含量为5％，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐、碳源的量，即1摩尔缺陷产品163.28g，需补偿草酸亚铁0.015(FeC₂O₄)摩尔2.7g，需补偿草酸锂0.12摩尔6.12g，需补偿碳含量为3％，应补偿蔗糖量为11.2g，

所述磷酸盐为磷酸二氢铵；所述亚铁盐为草酸亚铁；所述锂盐为草酸锂；所述碳源为蔗糖。

第三步，称取上述计算所需亚铁盐、锂盐和碳源，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)，装入球磨机混合球磨，球磨时间为5小时，球磨粒度为7μm，

第四步，将球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，低温段温度选择340℃，保温4小时，高温段温度选择760℃，保温6小时，最后降至常温，升降温速率为2.7℃/min，

第五步，将煅烧后的粉体球磨，球磨时间为3小时，球磨粒度为4μm，即制得正品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)产品，返修的磷酸亚铁锂和缺陷产品的各倍率放电克容量(模拟电池测试)见表4，

表4

从表4可看出在0.2C、0.5C、1C放电时，返修后的样品克容量提高幅度大于20mAh/g。

实施例5

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的返修方法，包括下述步骤：

第一步，测试缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)中磷酸盐、亚铁盐和锂盐百分含量，并换算成摩尔比，Li∶Fe∶P＝0.970∶1∶1，并测出碳的含量，碳含量为5％，

第二步，根据产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的设计标准，Li∶Fe∶P＝1∶1∶1，碳含量为5％，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐、碳源的量，即1摩尔缺陷产品163.28g，需补偿碳酸锂0.03摩尔1.11g，

所述锂盐为碳酸锂。

第三步，称取上述计算所需亚铁盐，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)，装入球磨机混合球磨，球磨时间为5小时，球磨粒度为6μm，

第四步，将球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，低温段温度选择330℃，保温4.6小时，高温段温度选择720℃，保温9小时，最后降至常温，升降温速率为2.2℃/min，

第五步，将煅烧后的粉体球磨，球磨时间为3.3小时，球磨粒度为3μm，即制得正品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)产品，返修的磷酸亚铁锂和缺陷产品的各倍率放电克容量(模拟电池测试)见表5，

表5

从表5可看出在0.2C、0.5C、1C放电时，返修后的样品克容量提高幅度大于20mAh/g。

实施例6

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的返修方法，包括下述步骤：

第一步，测试缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)中磷酸盐、亚铁盐和锂盐百分含量，并换算成摩尔比，Li∶Fe∶P＝1∶0.960∶1，并测出碳的含量，碳含量为3％，

第二步，根据产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的设计标准，Li∶Fe∶P＝1∶1∶1，碳含量为5％，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐、碳源的量，即1摩尔缺陷产品164.2g，需补偿草酸亚铁0.04摩尔7.2g，需补偿碳含量为2％，应补偿蔗糖量为7.6g，

所述亚铁盐为草酸亚铁；所述碳源为蔗糖，

第三步，称取上述计算所需亚铁盐，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)，装入球磨机混合球磨，球磨时间为6小时，球磨粒度为4μ，

第四步，将球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，低温段温度选择360℃，保温4小时，高温段温度选择730℃，保温14小时，最后降至常温，升降温速率为2℃/min，

第五步，将煅烧后的粉体球磨，球磨时间为3.5小时，球磨粒度为5μm，即制得正品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)产品，返修的磷酸亚铁锂和缺陷产品的各倍率放电克容量(模拟电池测试)见表6，

表6

从表6可看出在0.2C、0.5C、1C放电时，返修后的样品克容量提高幅度大于20mAh/g。

实施例7

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的返修方法，包括下述步骤：

第一步，测试缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)中磷酸盐、亚铁盐和锂盐百分含量，并换算成摩尔比，Li∶Fe∶P＝0.980∶0.980∶1，并测出碳的含量，碳含量为5％，

第二步，根据产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的设计标准，Li∶Fe∶P＝1∶1∶1，碳含量为5％，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐、碳源的量，即1摩尔缺陷产品163.8g，需补偿草酸锂0.02摩尔1.02g，需补偿草酸亚铁0.02摩尔3.6g，

所述亚铁盐为草酸亚铁；所述锂盐为草酸锂；

第三步，称取上述计算所需亚铁盐，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)，装入球磨机混合球磨，球磨时间为5小时，球磨粒度范围在7μm，

第四步，将球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，低温段温度选择400℃，保温4小时，高温段温度选择780℃，保温8小时，最后降至常温，升降温速率为1.5℃/min，

第五步，将煅烧后的粉体球磨，球磨时间为3.8小时，球磨粒度为2μm，即制得正品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)产品，返修的磷酸亚铁锂和缺陷产品的各倍率放电克容量(模拟电池测试)见表7，

表7

从表7可看出在0.2C、0.5C、1C放电时，返修后的样品克容量提高幅度大于20mAh/g。

实施例8

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的返修方法，包括下述步骤：

第一步，测试缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)中磷酸盐、亚铁盐和锂盐百分含量，并换算成摩尔比，Li∶Fe∶P＝0.975∶0.970∶0.980，并测出碳的含量，碳含量为5％，

第二步，根据产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的设计标准，Li∶Fe∶P＝1∶1∶1，碳含量为5％，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐、碳源的量，即1摩尔缺陷产品162.8g，需补偿氢氧化锂0.025摩尔0.6g，需补偿草酸亚铁0.03摩尔5.4g，需补偿磷酸二氢铵0.02摩尔2.3g，

所述磷酸盐为磷酸二氢铵；所述亚铁盐为草酸亚铁；所述锂盐为氢氧化锂。

第三步，称取上述计算所需亚铁盐，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)，装入球磨机混合球磨，球磨时间为6小时，球磨粒度为6μm，

第四步，将球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，低温段温度选择300℃，保温4小时，高温段温度选择700℃，保温8小时，最后降至常温，升降温速率为1.8℃/min，

第五步，将煅烧后的粉体球磨球磨时间为2.3小时，球磨粒度为5μm，即制得正品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)产品，返修的磷酸亚铁锂和缺陷产品的各倍率放电克容量(模拟电池测试)见表8，

表8

从表8可看出在0.2C、0.5C、1C放电时，返修后的样品克容量提高幅度大于20mAh/g。

实施例9

一种存在质量缺陷的磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的返修方法，包括下述步骤：

第一步，测试缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)中磷酸盐、亚铁盐和锂盐百分含量，并换算成摩尔比，Li∶Fe∶P＝1∶0.960∶0.990，并测出碳的含量，碳含量为2％，

第二步，根据产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)的设计标准，Li∶Fe∶P＝1∶1∶1，碳含量为5％，计算需要补偿的磷酸盐、亚铁盐、锂盐、碳源的量，即1摩尔缺陷产品162.7g，需补偿草酸亚铁0.04摩尔7.2g，需补偿磷酸氢二铵0.01摩尔1.32g，需补偿碳含量为3％，应补偿葡萄糖量为11.4g，

所述磷酸盐为磷酸氢二铵；所述亚铁盐为草酸亚铁；所述碳源为葡萄糖。

第三步，称取上述计算所需亚铁盐，将上述物质和缺陷产品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)，装入球磨机混合球磨，球磨时间为8小时，球磨粒度为2μm，

第四步，将球磨好的物料在氮气保护下，采用低温和高温两段升温式煅烧，低温段温度选择350℃，保温8小时，高温段温度选择740℃，保温12小时，最后降至常温，升降温速率为3℃/min，

第五步，将煅烧后的粉体球磨球磨时间为3小时，球磨粒度为4μm，即制得正品磷酸亚铁锂(LiFePO₄/C)产品，返修的磷酸亚铁锂和缺陷产品的各倍率放电克容量(模拟电池测试)见表9，

表9

从表9可看出在0.2C、0.5C、1C放电时，返修后的样品克容量提高幅度大于20mAh/g。

综上所述，本发明对存在质量缺陷的磷酸亚铁锂进行了返修，从而使磷酸亚铁锂的克容量提高幅度大于20mAh/g，使缺陷产品重新成为正品，给生产企业降低生产成本，同时也有利于社会资源的节约。