本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料，具體涉及一種制備磷酸鐵鋰材料的方法。

背景技術(shù)：

1、磷酸鐵鋰正極材料以其經(jīng)濟(jì)性、安全性在電極材料領(lǐng)域占據(jù)越來(lái)越重要的市場(chǎng)份額。但是，磷酸鐵鋰材料在低溫環(huán)境下表現(xiàn)出較差的放電性能和倍率性能，這主要是由于其材料本身的導(dǎo)電性差、鋰離子擴(kuò)散速度慢以及電解液和sei膜在低溫下的變化所致。因此，提高碳包覆均勻性，改善磷酸鐵鋰導(dǎo)電性，對(duì)提升材料低溫和倍率性能具有積極作用，能夠極大拓展磷酸鐵鋰材料在低溫下的應(yīng)用場(chǎng)景。

2、隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，工業(yè)含鐵廢液的產(chǎn)生量也在逐年增加。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年廢鋼鐵資源的產(chǎn)生量已達(dá)到數(shù)億噸。雖然工業(yè)含鐵廢液中含有大量有價(jià)值的鐵元素，但目前我國(guó)工業(yè)含鐵廢液的利用率相對(duì)較低，造成了資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染，亟需開(kāi)發(fā)新型含鐵廢液回收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鐵資源的高效、綠色回收利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種微生物法制備高性能磷酸鐵鋰材料的方法，旨在同時(shí)解決工業(yè)含鐵廢液高效利用和磷酸鐵鋰材料碳包覆均勻性差，低溫性能差等技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明所提供的微生物法制備高性能磷酸鐵鋰材料的方法，包括如下步驟：

3、1）向工業(yè)含鐵廢液中加入鐵細(xì)菌，反應(yīng)后形成廢液a；

4、2）向步驟1）所得廢液a中加入腐殖酸，反應(yīng)后將沉淀物過(guò)濾得到絡(luò)合前驅(qū)體；

5、3）將步驟2）所得絡(luò)合前驅(qū)體與磷源、鋰源混合后在保護(hù)氣氛中燒結(jié)，得到磷酸鐵鋰材料。

6、本發(fā)明通過(guò)微生物法將工業(yè)含鐵廢液中的fe元素轉(zhuǎn)化，然后通過(guò)腐殖酸富集，富集效率高，均勻性好；微生物富集鐵絡(luò)合物作為鐵源和還原劑，通過(guò)兩步燒結(jié)提高碳包覆均勻性，從而實(shí)現(xiàn)高倍率和高的低溫保持率。

7、上述方法步驟1）中，所述工業(yè)含鐵廢液中鐵離子濃度為0.1~0.5?mol/l，ph為2-7；

8、所述鐵細(xì)菌為生盤(pán)纖發(fā)菌（ leptothrix?discophora）、多孢泉發(fā)菌（ crenothrix? polyspora）、氧化亞鐵硫桿菌（ thiobacillusferrooxidans）中的一種或多種；

9、所述鐵細(xì)菌（鐵細(xì)菌的活菌為500-1000cfu/g）與工業(yè)含鐵廢液的質(zhì)量比為：(0.001-0.005):1，反應(yīng)時(shí)間為24-48h，反應(yīng)溫度為5-30℃，使得工業(yè)含鐵廢液中fe2+完全轉(zhuǎn)化為fe3+，以提高后續(xù)腐殖酸絡(luò)合富集均勻性。

10、步驟2）中，所述腐殖酸與廢液a的質(zhì)量比為（0.01-0.05）：1，反應(yīng)時(shí)間為10-36h。

11、步驟3）中，所述鋰源中鋰元素、磷源中的磷元素與絡(luò)合前驅(qū)體中鐵元素的摩爾比為（1.01-1.10）：1：（0.94-0.98）。

12、步驟3）中，所述燒結(jié)的步驟為：（1）以1-3℃/min速率升溫至400-600℃，恒溫1-2h；（2）以1-3℃/min速率升溫至700-900℃，恒溫3-12h。

13、由上述方法制得的磷酸鐵鋰材料也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

14、上述磷酸鐵鋰材料在鋰離子電池中的應(yīng)用也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

15、本發(fā)明還提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池的正極由上述磷酸鐵鋰材料制備。

16、本發(fā)明的有益效果如下：（1）微生物法對(duì)含鐵廢液中fe元素進(jìn)行轉(zhuǎn)化富集，富集效率高，均勻性好；（2）以微生物富集鐵絡(luò)合物作為鐵源、還原劑和碳源，通過(guò)兩步燒結(jié)提高碳包覆均勻性，以實(shí)現(xiàn)高倍率和高低溫保持率；（3）本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)含鐵廢液的高效、綠色、可循環(huán)的利用，對(duì)資源的節(jié)約、環(huán)境的保護(hù)有重要的意義。

技術(shù)特征：

1.一種制備磷酸鐵鋰材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1）中，所述工業(yè)含鐵廢液中鐵離子濃度為0.1~0.5?mol/l，ph為2-7。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鐵細(xì)菌為生盤(pán)纖發(fā)菌（leptothrix?discophora）、多孢泉發(fā)菌（crenothrix?polyspora）、氧化亞鐵硫桿菌（thiobacillusferrooxidans）中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鐵細(xì)菌的活菌為500-1000cfu/g；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2）中，所述腐殖酸與廢液a的質(zhì)量比為（0.01-0.05）：1，反應(yīng)時(shí)間為10-36h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3）中，所述鋰源中鋰元素、磷源中的磷元素與絡(luò)合前驅(qū)體中鐵元素的摩爾比為（1.01-1.10）：1：（0.94-0.98）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3）中，所述燒結(jié)的步驟為：（1）以1-3℃/min速率升溫至400-600℃，恒溫1-2h；（2）以1-3℃/min速率升溫至700-900℃，恒溫3-12h。

8.由權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法制備的磷酸鐵鋰材料。

9.權(quán)利要求8所述的磷酸鐵鋰材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池的正極由權(quán)利要求8所述的磷酸鐵鋰材料制備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種制備磷酸鐵鋰材料的方法，屬于鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)微生物法將工業(yè)含鐵廢液中的Fe元素轉(zhuǎn)化，然后通過(guò)腐殖酸富集，富集效率高，均勻性好；微生物富集鐵絡(luò)合物作為鐵源和還原劑，通過(guò)兩步燒結(jié)提高碳包覆均勻性，從而實(shí)現(xiàn)高倍率和高的低溫保持率。

技術(shù)研發(fā)人員：賈雪瑩,李明明,王珊珊,李鵬飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6