一种制备磷酸铁锂材料的方法与流程

本发明属于锂离子电池正极材料，具体涉及一种制备磷酸铁锂材料的方法。

背景技术：

1、磷酸铁锂正极材料以其经济性、安全性在电极材料领域占据越来越重要的市场份额。但是，磷酸铁锂材料在低温环境下表现出较差的放电性能和倍率性能，这主要是由于其材料本身的导电性差、锂离子扩散速度慢以及电解液和sei膜在低温下的变化所致。因此，提高碳包覆均匀性，改善磷酸铁锂导电性，对提升材料低温和倍率性能具有积极作用，能够极大拓展磷酸铁锂材料在低温下的应用场景。

2、随着工业生产的不断发展，工业含铁废液的产生量也在逐年增加。根据相关统计数据显示，我国每年废钢铁资源的产生量已达到数亿吨。虽然工业含铁废液中含有大量有价值的铁元素，但目前我国工业含铁废液的利用率相对较低，造成了资源的浪费和环境的污染，亟需开发新型含铁废液回收技术，实现铁资源的高效、绿色回收利用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种微生物法制备高性能磷酸铁锂材料的方法，旨在同时解决工业含铁废液高效利用和磷酸铁锂材料碳包覆均匀性差，低温性能差等技术问题。

2、本发明所提供的微生物法制备高性能磷酸铁锂材料的方法，包括如下步骤：

3、1）向工业含铁废液中加入铁细菌，反应后形成废液a；

4、2）向步骤1）所得废液a中加入腐殖酸，反应后将沉淀物过滤得到络合前驱体；

5、3）将步骤2）所得络合前驱体与磷源、锂源混合后在保护气氛中烧结，得到磷酸铁锂材料。

6、本发明通过微生物法将工业含铁废液中的fe元素转化，然后通过腐殖酸富集，富集效率高，均匀性好；微生物富集铁络合物作为铁源和还原剂，通过两步烧结提高碳包覆均匀性，从而实现高倍率和高的低温保持率。

7、上述方法步骤1）中，所述工业含铁废液中铁离子浓度为0.1~0.5 mol/l，ph为2-7；

8、所述铁细菌为生盘纤发菌（ leptothrix discophora）、多孢泉发菌（ crenothrix  polyspora）、氧化亚铁硫杆菌（ thiobacillusferrooxidans）中的一种或多种；

9、所述铁细菌（铁细菌的活菌为500-1000cfu/g）与工业含铁废液的质量比为：(0.001-0.005):1，反应时间为24-48h，反应温度为5-30℃，使得工业含铁废液中fe2+完全转化为fe3+，以提高后续腐殖酸络合富集均匀性。

10、步骤2）中，所述腐殖酸与废液a的质量比为（0.01-0.05）：1，反应时间为10-36h。

11、步骤3）中，所述锂源中锂元素、磷源中的磷元素与络合前驱体中铁元素的摩尔比为（1.01-1.10）：1：（0.94-0.98）。

12、步骤3）中，所述烧结的步骤为：（1）以1-3℃/min速率升温至400-600℃，恒温1-2h；（2）以1-3℃/min速率升温至700-900℃，恒温3-12h。

13、由上述方法制得的磷酸铁锂材料也属于本发明的保护范围。

14、上述磷酸铁锂材料在锂离子电池中的应用也属于本发明的保护范围。

15、本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池的正极由上述磷酸铁锂材料制备。

16、本发明的有益效果如下：（1）微生物法对含铁废液中fe元素进行转化富集，富集效率高，均匀性好；（2）以微生物富集铁络合物作为铁源、还原剂和碳源，通过两步烧结提高碳包覆均匀性，以实现高倍率和高低温保持率；（3）本发明实现了对工业含铁废液的高效、绿色、可循环的利用，对资源的节约、环境的保护有重要的意义。

技术特征：

1.一种制备磷酸铁锂材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所述工业含铁废液中铁离子浓度为0.1~0.5 mol/l，ph为2-7。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁细菌为生盘纤发菌（leptothrix discophora）、多孢泉发菌（crenothrix polyspora）、氧化亚铁硫杆菌（thiobacillusferrooxidans）中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁细菌的活菌为500-1000cfu/g；

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）中，所述腐殖酸与废液a的质量比为（0.01-0.05）：1，反应时间为10-36h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3）中，所述锂源中锂元素、磷源中的磷元素与络合前驱体中铁元素的摩尔比为（1.01-1.10）：1：（0.94-0.98）。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3）中，所述烧结的步骤为：（1）以1-3℃/min速率升温至400-600℃，恒温1-2h；（2）以1-3℃/min速率升温至700-900℃，恒温3-12h。

8.由权利要求1-7中任一项所述方法制备的磷酸铁锂材料。

9.权利要求8所述的磷酸铁锂材料在锂离子电池中的应用。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的正极由权利要求8所述的磷酸铁锂材料制备。

技术总结本发明提供一种制备磷酸铁锂材料的方法，属于锂离子电池正极材料技术领域。本发明通过微生物法将工业含铁废液中的Fe元素转化，然后通过腐殖酸富集，富集效率高，均匀性好；微生物富集铁络合物作为铁源和还原剂，通过两步烧结提高碳包覆均匀性，从而实现高倍率和高的低温保持率。技术研发人员：贾雪莹,李明明,王珊珊,李鹏飞受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6