CN115893362A - 一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，从废弃磷酸铁锂正极极片中分离出磷酸铁锂极片料，将磷酸铁锂极片料在氮气环境下进行低温烧结后，再添加铁源物料、磷源物料、锂源物料以生成目标铁锂材料。极片料氮气环境下进行低温烧结，可以在不破坏材料形貌和导电剂的基础上，使得PVDF充分分解，避免对后续造成影响；后续添加铁源物料、磷源物料、锂源物料为磷酸亚铁和磷酸锂，与极片料湿法混合研磨，物料组份少、均匀性高，且加入的极片料可充当空间位阻剂，再研磨和喷雾过程中可有效避免物料团聚、偏析，进而避免高温烧结过程中导致的团聚、副反应生成的杂质，制备的材料分散性好、容量高、压实高。
Description
技术领域
本申请涉及电池材料制备领域，特别涉及一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法。
背景技术
为了以更加低廉的成本制备铁锂材料，人们想到了对废弃磷酸铁锂正极极片进行重新处理再利用的方式。处理方式一般包括：对极片料进行分离和预处理后，添加铁源、磷源、锂源、碳源、掺杂剂等，从而制备磷酸铁锂材料。但是，目前由废弃磷酸铁锂正极极片制备出来的铁锂材料各项参数并不理想。
发明内容
本申请的目的在于提供一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其能够改善上述问题。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请提供一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其包括：
S1、从废弃磷酸铁锂正极极片中分离出磷酸铁锂极片料；
S2、将所述磷酸铁锂极片料置于氮气环境下进行第一烧结处理后，再粉碎成磷酸铁锂极片料粉末；
S3、取相应量的铁源物料、磷源物料、锂源物料、有机碳源物料和掺杂剂加入所述磷酸铁锂极片料粉末，形成混合物料；
S4、以去离子水为溶剂对所述混合物料进行湿法混合，得到混合浆料；
S5、对所述混合浆料进行研磨处理、干燥处理、第二烧结处理、粉碎处理，得到目标铁锂材料。
在本申请可选的实施例中，所述第一烧结处理的烧结温度在450℃至550℃范围内。
可以理解，本申请公开了一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，从废弃磷酸铁锂正极极片中分离出磷酸铁锂极片料，将磷酸铁锂极片料在氮气环境下进行低温烧结后，再添加铁源物料、磷源物料、锂源物料以生成目标铁锂材料。
极片料氮气环境下进行低温烧结，可以在不破坏材料形貌和导电剂的基础上，使得聚偏二氟乙烯(PVDF)充分分解，避免对后续造成影响；
极片料低温烧结后的导电剂和PVDF残留碳质量占比为2％左右，为后续成品提供了导电网络，提高了导电性；
在本申请可选的实施例中，步骤S3包括：称取第一质量的所述磷酸铁锂极片料粉末；称取第二质量的无水磷酸亚铁；称取第三质量的磷酸锂；称取第四质量的有机碳源物料；称取第五质量的掺杂剂；将所述无水磷酸亚铁、所述磷酸锂、所述有机碳源物料和所述掺杂剂与所述磷酸铁锂极片料粉末混合，形成混合物料。
其中，所述第一质量的所述磷酸铁锂极片料粉末所生成的磷酸铁锂成品为第一磷酸铁锂成品；所述第二质量的所述无水磷酸亚铁与所述第三质量的所述磷酸锂所生成的磷酸铁锂成品为第二磷酸铁锂成品；所述第一磷酸铁锂成品与所述第二磷酸铁锂成品的比值在3：7至7：3范围内。所述第一磷酸铁锂成品与所述第二磷酸铁锂成品的比值在4：6至6：4范围内更佳。
其中，所述第二质量的所述无水磷酸亚铁和所述第三质量的所述磷酸锂的混合料中，铁元素与磷元素的比值在0.96－0.99范围内，锂元素与铁元素的比值在1.02－1.05范围内。
其中，所述有机碳源物料包括葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种；加入所述第四质量的所述有机碳源物料后所述第二磷酸铁锂成品中碳含量占比在1.2％－1.6％范围内。
其中，所述掺杂剂包括目标元素，所述目标元素包括以下元素中的一种或多种：Ti、V、Nb、Mg；所述目标元素的含量与所述无水磷酸亚铁中铁元素的含量的比值小于1.0％。
可以理解，后续添加铁源物料、磷源物料、锂源物料为磷酸亚铁和磷酸锂，加入量占总磷酸铁锂生成量的30％－70％，不需要再额外加入其他的物质用来调控锂、铁、磷元素比例。后续添加铁源物料、磷源物料、锂源物料为磷酸亚铁和磷酸锂，与极片料湿法混合研磨，物料组份少、均匀性高，且加入的极片料可充当空间位阻剂，再研磨和喷雾过程中可有效避免物料团聚、偏析，进而避免高温烧结过程中导致的团聚、副反应生成的杂质，制备的材料分散性好、容量高、压实高。
在本申请可选的实施例中，所述研磨处理包括通过高效球磨机和/或砂磨机对所述混合浆料进行湿法研磨，得到第一产物，使得所述第一产物中的粒径D50在0.4μm至0.6μm范围内。所述第一产物中的粒径D50在0.45μm至0.55μm范围内更优。
在本申请可选的实施例中，所述干燥处理包括对所述第一产物进行喷雾干燥处理，得到第二产物；
所述第二烧结处理包括通过辊道炉和/或箱式炉对所述第二产物进行气氛烧结，得到第三产物；
所述粉碎处理包括对所述第三产物进行气流粉碎处理，得到所述目标铁锂材料，使得所述目标铁锂材料的粒径D50在1μm至2μm范围，粒径D10大于或等于0.4μm，粒径D90小于或等于10μm。
其中，所述第二烧结处理为气氛烧结处理，其烧结温度在730℃至780℃范围内，烧结时间在8小时至10小时范围内。
有益效果：
可以理解，本申请公开了一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，从废弃磷酸铁锂正极极片中分离出磷酸铁锂极片料，将磷酸铁锂极片料在氮气环境下进行低温烧结后，再添加铁源物料、磷源物料、锂源物料以生成目标铁锂材料。
极片料氮气环境下进行低温烧结，可以在不破坏材料形貌和导电剂的基础上，使得聚偏二氟乙烯(PVDF)充分分解，避免对后续造成影响；
极片料低温烧结后的导电剂和PVDF残留碳质量占比为2％左右，为后续成品提供了导电网络，提高了导电性；
后续添加铁源物料、磷源物料、锂源物料为磷酸亚铁和磷酸锂，与极片料湿法混合研磨，物料组份少、均匀性高，且加入的极片料可充当空间位阻剂，再研磨和喷雾过程中可有效避免物料团聚、偏析，进而避免高温烧结过程中导致的团聚、副反应生成的杂质，制备的材料分散性好、容量高、压实高。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举可选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请提供的一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法的流程图；
图2本申请提供的实验2步骤制备的成品的SEM图；
图3为本申请提供的实验3步骤制备的成品的SEM图；
图4为本申请提供的对比实验1步骤制备的成品的SEM图；
图5为本申请提供的对比实验2步骤制备的成品的SEM图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本申请提供一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其包括：
S1、从废弃磷酸铁锂正极极片中分离出磷酸铁锂极片料。
步骤S1中，将废弃磷酸铁锂正极极片进行分切过筛，分离出箔材和磷酸铁锂极片料。
S2、将磷酸铁锂极片料置于氮气环境下进行第一烧结处理后，再粉碎成磷酸铁锂极片料粉末。
在本申请可选的实施例中，第一烧结处理的烧结温度在450℃至550℃范围内。
举例说明：将磷酸铁锂极片料放置于烧结炉(回转炉、辊道炉、箱式炉)中，在氮气环境下进行烧结，烧结温度：400－600℃、烧结时间：2小时至4小时、烧结炉压力：50－200Pa，以分解PVDF；然后采用气流粉碎或机械粉碎，使得粉碎粒径D50小于或等于8um，以备再用。
其中，D50是一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％，D50也叫中位径或中值粒径。
S3、取相应量的铁源物料、磷源物料、锂源物料、有机碳源物料和掺杂剂加入磷酸铁锂极片料粉末，形成混合物料。
S4、以去离子水为溶剂对混合物料进行湿法混合，得到混合浆料。
在本申请实施例中，混合浆料中的混合物料占比应在30％至40％范围内。
S5、对混合浆料进行研磨处理、干燥处理、第二烧结处理、粉碎处理，得到目标铁锂材料。
可以理解，本申请公开了一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，从废弃磷酸铁锂正极极片中分离出磷酸铁锂极片料，将磷酸铁锂极片料在氮气环境下进行低温烧结后，再添加铁源物料、磷源物料、锂源物料以生成目标铁锂材料。
极片料氮气环境下进行低温烧结，可以在不破坏材料形貌和导电剂的基础上，使得聚偏二氟乙烯(PVDF)充分分解，避免对后续造成影响；
极片料低温烧结后的导电剂和PVDF残留碳质量占比为2％左右，为后续成品提供了导电网络，提高了导电性；
在本申请可选的实施例中，步骤S3包括：
S31、称取第一质量的磷酸铁锂极片料粉末。
S32、称取第二质量的无水磷酸亚铁。
其中，第一质量的磷酸铁锂极片料粉末所生成的磷酸铁锂成品为第一磷酸铁锂成品；第二质量的无水磷酸亚铁与第三质量的磷酸锂所生成的磷酸铁锂成品为第二磷酸铁锂成品；第一磷酸铁锂成品与第二磷酸铁锂成品的比值在3：7至7：3范围内。
第一磷酸铁锂成品与第二磷酸铁锂成品的比值在4：6至6：4范围内更佳。
S33、称取第三质量的磷酸锂。
其中，第二质量的无水磷酸亚铁和第三质量的磷酸锂的混合料中，铁元素与磷元素的比值在0.96－0.99范围内，锂元素与铁元素的比值在1.02－1.05范围内。
S34、称取第四质量的有机碳源物料。
其中，有机碳源物料包括葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种；加入第四质量的有机碳源物料后第二磷酸铁锂成品中碳含量占比在1.2％－1.6％范围内。
S35、称取第五质量的掺杂剂。
其中，掺杂剂包括目标元素，目标元素包括以下元素中的一种或多种：Ti、V、Nb、Mg；目标元素的含量与无水磷酸亚铁中铁元素的含量的比值小于1.0％。
S36、将无水磷酸亚铁、磷酸锂、有机碳源物料和掺杂剂与磷酸铁锂极片料粉末混合，形成混合物料。
可以理解，后续添加铁源物料、磷源物料、锂源物料为磷酸亚铁和磷酸锂，加入量占总磷酸铁锂生成量的30％－70％，不需要再额外加入其他的物质用来调控锂、铁、磷元素比例。后续添加铁源物料、磷源物料、锂源物料为磷酸亚铁和磷酸锂，与极片料湿法混合研磨，物料组份少、均匀性高，且加入的极片料可充当空间位阻剂，再研磨和喷雾过程中可有效避免物料团聚、偏析，进而避免高温烧结过程中导致的团聚、副反应生成的杂质，制备的材料分散性好、容量高、压实高。
在本申请可选的实施例中，研磨处理包括通过高效球磨机和/或砂磨机对混合浆料进行湿法研磨，得到第一产物，使得第一产物中的粒径D50在0.4μm至0.6μm范围内。第一产物中的粒径D50在0.45μm至0.55μm范围内更优。
在本申请可选的实施例中，干燥处理包括对第一产物进行喷雾干燥处理，得到第二产物；
第二烧结处理包括通过辊道炉和/或箱式炉对第二产物进行气氛烧结，得到第三产物；
粉碎处理包括对第三产物进行气流粉碎处理，得到目标铁锂材料，使得目标铁锂材料的粒径D50在1μm至2μm范围，粒径D10大于或等于0.4μm，粒径D90小于或等于10μm。
其中，D10是一个样品的累计粒度分布百分数达到10％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占10％，小于它的颗粒也占10％。D90是一个样品的累计粒度分布百分数达到90％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占90％，小于它的颗粒也占90％。
其中，第二烧结处理为气氛烧结处理，其烧结温度在730℃至780℃范围内，烧结时间在8小时至10小时范围内。
为了更好地说明本申请所公开制备方法所制备的铁锂材料的性能优势，本申请再公开以下几组实验数据作说明。
实验1的步骤：
1、将废弃磷酸铁锂正极极片进行分切过筛，分离出箔材和磷酸铁锂极片料。
2、将磷酸铁锂极片料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为5℃/min，烧结温度及时间设定为500℃、3小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉，采用机械粉碎将其进行粉碎，粉碎粒径D50≤8um，进行下一步工作。
3、称取无水磷酸亚铁250g，磷酸锂84.2g，磷酸铁锂极片料773g，葡萄糖22g，聚乙二醇10g，二氧化钛0.84g。
4、将称好的物料先进行搅拌分散，以去离子水为溶剂，控制固含为35％，球磨搅拌分散30min后转入1L砂磨机进行研磨，最终控制研磨粒径D50：0.50um左右。
5、将研磨好的浆料进行喷雾干燥，控制进风温度220℃、出风温度100℃。
6、将喷雾好的物料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为2.5℃/min，烧结温度及时间设定为750℃、10小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉进行下一步工作。
7、将烧结完的物料用小型气流粉碎机进行粉碎，调整设备参数控制粒径在要求范围内；即可得到相关成品，并进行相关测试。
实验2的步骤：
1、将废弃磷酸铁锂正极极片进行分切过筛，分离出箔材和磷酸铁锂极片料.
2、将磷酸铁锂极片料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为5℃/min，烧结温度及时间设定为500℃、3小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉，采用机械粉碎将其进行粉碎，粉碎粒径D50≤8um，进行下一步工作。
3、称取无水磷酸亚铁350g，磷酸锂117.9g，磷酸铁锂极片料696g，葡萄糖31g，聚乙二醇14g，二氧化钛1.17g。
4、将称好的物料先进行搅拌分散，以去离子水为溶剂，控制固含为35％，球磨搅拌分散30min后转入1L砂磨机进行研磨，最终控制研磨粒径D50：0.45um左右。
5、将研磨好的浆料进行喷雾干燥，控制进风温度220℃、出风温度100℃。
6、将喷雾好的物料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为2.5℃/min，烧结温度及时间设定为760℃、10小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉进行下一步工作。
7、将烧结完的物料用小型气流粉碎机进行粉碎，调整设备参数控制粒径在要求范围内；即可得到相关成品，并进行相关测试。
实验3的步骤：
1、将废弃磷酸铁锂正极极片进行分切过筛，分离出箔材和磷酸铁锂极片料。
2、将磷酸铁锂极片料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为5℃/min，烧结温度及时间设定为500℃、3小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉，采用机械粉碎将其进行粉碎，粉碎粒径D50≤8um，进行下一步工作。
3、称取无水磷酸亚铁450g，磷酸锂153g，磷酸铁锂极片料596g，葡萄糖47g，聚乙二醇17g，二氧化钛2.26g。
4、将称好的物料先进行搅拌分散，以去离子水为溶剂，控制固含为35％，球磨搅拌分散30min后转入1L砂磨机进行研磨，最终控制研磨粒径D50：0.45um左右。
5、将研磨好的浆料进行喷雾干燥，控制进风温度220℃、出风温度100℃。
6、将喷雾好的物料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为2.5℃/min，烧结温度及时间设定为770℃、10小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉进行下一步工作。
7、将烧结完的物料用小型气流粉碎机进行粉碎，调整设备参数控制粒径在要求范围内；即可得到相关成品，并进行相关测试。
实验4的步骤：
1、将废弃磷酸铁锂正极极片进行分切过筛，分离出箔材和磷酸铁锂极片料。
2、将磷酸铁锂极片料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为5℃/min，烧结温度及时间设定为500℃、3小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉，采用机械粉碎将其进行粉碎，粉碎粒径D50≤8um，进行下一步工作。
3、称取无水磷酸亚铁500g，磷酸锂168.4g，磷酸铁锂极片料442g，葡萄糖50g，聚乙二醇19g，二氧化钛1.68g。
4、将称好的物料先进行搅拌分散，以去离子水为溶剂，控制固含为35％，球磨搅拌分散30min后转入1L砂磨机进行研磨，最终控制研磨粒径D50：0.50um左右。
5、将研磨好的浆料进行喷雾干燥，控制进风温度220℃、出风温度100℃。
6、将喷雾好的物料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为2.5℃/min，烧结温度及时间设定为770℃、10小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉进行下一步工作。
7、将烧结完的物料用小型气流粉碎机进行粉碎，调整设备参数控制粒径在要求范围内；即可得到相关成品，并进行相关测试。
实验5的步骤：
1、将废弃磷酸铁锂正极极片进行分切过筛，分离出箔材和磷酸铁锂极片料。
2、将磷酸铁锂极片料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为5℃/min，烧结温度及时间设定为500℃、3小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉，采用机械粉碎将其进行粉碎，粉碎粒径D50≤8um，进行下一步工作。
3、称取无水磷酸亚铁600g，磷酸锂202g，磷酸铁锂极片料341g，葡萄糖61g，聚乙二醇23g，二氧化钛2.01g。
4、将称好的物料先进行搅拌分散，以去离子水为溶剂，控制固含为35％，球磨搅拌分散30min后转入1L砂磨机进行研磨，最终控制研磨粒径D50：0.50um左右。
5、将研磨好的浆料进行喷雾干燥，控制进风温度220℃、出风温度100℃。
6、将喷雾好的物料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为2.5℃/min，烧结温度及时间设定为770℃、10小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉进行下一步工作。
7、将烧结完的物料用小型气流粉碎机进行粉碎，调整设备参数控制粒径在要求范围内；即可得到相关成品，并进行相关测试。
对比实验1的步骤
1、将废弃磷酸铁锂正极极片进行分切过筛，分离出箔材和磷酸铁锂极片料。
2、将磷酸铁锂极片料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为2.5℃/min，烧结温度及时间设定为750℃、10小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉进行下一步工作。
3、将烧结完的物料用小型气流粉碎机进行粉碎，调整设备参数控制粒径在要求范围内；即可得到相关成品，并进行相关测试。
对比实验2的步骤
1、称取无水磷酸亚铁900g、磷酸锂303.1g，葡萄糖90g，聚乙二醇34g，二氧化钛4.53g。
2、将称好的物料先进行搅拌分散，以去离子水为溶剂，控制固含为35％，球磨搅拌分散30min后转入1L砂磨机进行研磨，最终控制研磨粒径D50：0.50um左右。
3、将研磨好的浆料进行喷雾干燥，控制进风温度220℃、出风温度100℃。
4、将喷雾好的物料装入匣钵，置于箱式气氛炉进行烧结，烧结气氛为氮气，炉内压力控制为100Pa左右，升温前先通2小时以上氮气，升温速率控制为2.5℃/min，烧结温度及时间设定为770℃、10小时，烧结完随炉自然降温至80℃以下出炉进行下一步工作。
5、将烧结完的物料用小型气流粉碎机进行粉碎，调整设备参数控制粒径在要求范围内；即可得到相关成品，并进行相关测试。
如图1所示为本申请提供的实验2步骤制备的成品的SEM图；如图2所示为本申请提供的实验3步骤制备的成品的SEM图；如图3所示为本申请提供的对比实验1步骤制备的成品的SEM图；如图4所示为本申请提供的对比实验2步骤制备的成品的SEM图。
参照国标《锂离子电池用炭复合磷酸铁锂正极材料》GB/T 30835－2014进行相关理化性能以及电化学性能的测试，其中制作扣式电池，活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为90：5：5，充放电电压范围为2.5－3.9V。测试结果如下表所示：
表1磷酸铁锂材料基本性能
实施例及对比例的基本材料性能数据，采用本发明制备的磷酸铁锂材料粉末压实更高，相较于对比例粉末压实提升了0.1g/cm3以上，通过扫描电子显微镜(ScanningElectron Microscope，SEM)可以看到颗粒表面光滑、圆润度好、分散性好；同时材料相较于对比例1(极片料单独物理方法处理)0.1C和1C均提高了8mAh/g左右，相较于对比例2(磷酸亚铁制备磷酸铁锂)1C提高了7mAh/g左右，充分体现了本发明选择适合的搭配方案，从而改善材料成品颗粒的分散性、导电性、碳包覆效果，提升材料的容量和倍率性能。
基于本发明制备的高粉末压实密度以及高克容量磷酸铁锂材料，特别适用于对高能量密度的需求；同时本发明所使用的极片料、磷酸亚铁、磷酸锂相较于其他工艺，如磷酸铁工艺、氧化铁红工艺、草酸亚铁工艺等，原材料价格低廉，可有效降低成本。
在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅配置为将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备表示不同的用户设备，虽然两者均是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。
当一个元件(例如，第一元件)称为与另一元件(例如，第二元件)“(可操作地或可通信地)联接”或“(可操作地或可通信地)联接至”另一元件(例如，第二元件)或“连接至”另一元件(例如，第二元件)时，应理解为该一个元件直接连接至该另一元件或者该一个元件经由又一个元件(例如，第三元件)间接连接至该另一个元件。相反，可理解，当元件(例如，第一元件)称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件(第二元件)时，则没有元件(例如，第三元件)插入在这两者之间。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
以上描述仅为本申请的可选实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
以上描述仅为本申请的可选实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其特征在于，包括：
从废弃磷酸铁锂正极极片中分离出磷酸铁锂极片料；
将所述磷酸铁锂极片料置于氮气环境下进行第一烧结处理后，再粉碎成磷酸铁锂极片料粉末；
取相应量的铁源物料、磷源物料、锂源物料、有机碳源物料和掺杂剂加入所述磷酸铁锂极片料粉末，形成混合物料；
以去离子水为溶剂对所述混合物料进行湿法混合，得到混合浆料；
对所述混合浆料进行研磨处理、干燥处理、第二烧结处理、粉碎处理，得到目标铁锂材料。
2.根据权利要求1所述的低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其特征在于，
所述第一烧结处理的烧结温度在450℃至550℃范围内。
3.根据权利要求1所述的低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其特征在于，
所述取相应量的铁源物料、磷源物料、锂源物料、有机碳源物料和掺杂剂加入所述磷酸铁锂极片料粉末，形成混合物料，包括：
称取第一质量的所述磷酸铁锂极片料粉末；
称取第二质量的无水磷酸亚铁；
称取第三质量的磷酸锂；
称取第四质量的有机碳源物料；
称取第五质量的掺杂剂；
将所述无水磷酸亚铁、所述磷酸锂、所述有机碳源物料和所述掺杂剂与所述磷酸铁锂极片料粉末混合，形成混合物料。
4.根据权利要求3所述的低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其特征在于，
所述第一质量的所述磷酸铁锂极片料粉末所生成的磷酸铁锂成品为第一磷酸铁锂成品；
所述第二质量的所述无水磷酸亚铁与所述第三质量的所述磷酸锂所生成的磷酸铁锂成品为第二磷酸铁锂成品；
所述第一磷酸铁锂成品与所述第二磷酸铁锂成品的比值在3：7至7：3范围内。
5.根据权利要求4所述的低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其特征在于，
所述第一磷酸铁锂成品与所述第二磷酸铁锂成品的比值在4：6至6：4范围内。
6.根据权利要求4所述的低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其特征在于，
所述第二质量的所述无水磷酸亚铁和所述第三质量的所述磷酸锂的混合料中，铁元素与磷元素的比值在0.96－0.99范围内，锂元素与铁元素的比值在1.02－1.05范围内；
所述有机碳源物料包括葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种；加入所述第四质量的所述有机碳源物料后所述第二磷酸铁锂成品中碳含量占比在1.2％－1.6％范围内；
所述掺杂剂包括目标元素，所述目标元素包括以下元素中的一种或多种：Ti、V、Nb、Mg；所述目标元素的含量与所述无水磷酸亚铁中铁元素的含量的比值小于1.0％。
7.根据权利要求1所述的低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其特征在于，
所述研磨处理包括通过高效球磨机和/或砂磨机对所述混合浆料进行湿法研磨，得到第一产物，使得所述第一产物中的粒径D50在0.4μm至0.6μm范围内。
8.根据权利要求7所述的低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其特征在于，
所述第一产物中的粒径D50在0.45μm至0.55μm范围内。
9.根据权利要求7所述的低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其特征在于，
所述干燥处理包括对所述第一产物进行喷雾干燥处理，得到第二产物；
所述第二烧结处理包括通过辊道炉和/或箱式炉对所述第二产物进行气氛烧结，得到第三产物；
所述粉碎处理包括对所述第三产物进行气流粉碎处理，得到所述目标铁锂材料，使得所述目标铁锂材料的粒径D50在1μm至2μm范围，粒径D10大于或等于0.4μm，粒径D90小于或等于10μm。
10.根据权利要求9所述的低成本高能量密度铁锂材料的制备方法，其特征在于，
所述第二烧结处理为气氛烧结处理，其烧结温度在730℃至780℃范围内，烧结时间在8小时至10小时范围内。
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