磷酸铁锂废料中FePO4·2H2O提取及其杂质形成机理

摘要：

采用化学共沉淀方法从磷酸铁锂废料中提取FePO4·2H2O,并研究了回收过程中杂质形成的机理.在热力学计算基础上绘制了 298和363 K时Fe-P-Li-H2O体系的电势((p)-pH图,结果表明当pH≤5.0时,Fe(OH)3相可以自发地转成FePO4·2H2O相,从而得到高纯的FePO4·2H2O.但实验结果发现当溶液中铁、磷的物质的量之比(nFe∶np)为1∶1,合成pH为1.5～2.2时得到的FePO4·2H2O中存在Fe(OH)3杂质,这是因为在共沉淀过程中少量Fe3+以Fe(OH)3快速沉淀,而陈化时Fe(OH)3相转化速率慢,因此FePO4·2H2O中含有Fe(OH)3杂相,而在后续的煅烧过程中Fe(OH)3会与FePO4·2H2O进一步反应生成Fe3PO7.FePO4·2H2O中Fe(OH)3的含量随合成的pH值和温度升高而快速增加.而nFe∶np=1 ∶ 2时,溶液中部分H3PO4与NaOH反应生成NaH2PO4,煅烧时NaH2PO4与FePO4·2H2O反应生成NaFeP2O7杂相,进一步降低磷酸铁的纯度.当溶液中nFe∶np=1∶ 1,共沉淀温度为333 K,反应终点pH值为1.5时,可以制备出纯度为99.97％的FePO4·2H2O.用此FePO4·2H2O合成的LiFePO4正极材料,其放电比容量为154.1mAh·g-1,以0.2C(1C=180 mA·g-1)充放电循环100周后容量保持率为96.79％,具有优异的电化学性能,可用于制备磷酸铁锂电池.

关键词：锂离子电池、废旧磷酸铁锂电池、共沉淀、LiFePO4、回收

所属期刊栏目：39

分类号：O646.21(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：季华实验室基金项目;季华实验室基金项目

在线出版日期：2023-03-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：357-366