[發(fā)明專利]一種回收并修復(fù)正極材料的方法、修復(fù)的正極材料及鋰離子電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711036650.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109728375A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文娟·劉·麥蒂斯;布萊恩·托馬斯·米本;殷月輝;孔祥超;孫學(xué)磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微宏動(dòng)力系統(tǒng)（湖州）有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/54
• 分類號(hào): H01M10/54;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種回收并修復(fù)正極材料的方法、修復(fù)的正極材料及鋰離子電池。一種回收并修復(fù)正極材料的方法，包括如下步驟：1)將廢舊電池中回收的正極材料和含錳的鹽溶液混合；2)將堿的水溶液加入到上述混合物中反應(yīng)，得到氫氧化錳包覆的正極材料；3)將所述的氫氧化錳包覆的正極材料與鋰源燒結(jié)，得到修復(fù)的正極材料。本發(fā)明所述修復(fù)的正極材料無(wú)明顯的雜相，結(jié)晶性好，首次充放電效率高及循環(huán)性能好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種回收并修復(fù)正極材料的方法、修復(fù)的正極材料及鋰離子電池。

背景技術(shù)

隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，鋰離子電池的用量也隨著攀升，隨之而來(lái)的是出現(xiàn)大量的報(bào)廢電池。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2018年，國(guó)內(nèi)累計(jì)廢舊鋰電池超過(guò)12GWH，報(bào)廢量超過(guò)17萬(wàn)噸。如果對(duì)廢舊鋰電池處理不當(dāng)，鋰離子電池正極材料中的金屬元素如鎳、鈷將對(duì)環(huán)境造成污染，另外正極材料中的鋰、鎳、鈷等金屬元素在自然界中儲(chǔ)量并不豐富且價(jià)格昂貴，因此對(duì)正極材料的回收利用必不可少。

目前，鋰離子電池正極材料回收的方式主要分為火法冶金回收和濕法回收，火法冶金主要是通高溫處理提取金屬化合物中的各種金屬元素，此方法能耗高，成本高；濕法回收主要是將正極材料在酸中溶解后得到金屬元素的鹽溶液，經(jīng)過(guò)除雜的過(guò)程再使鹽溶液中的過(guò)渡金屬元素形成前驅(qū)體，混鋰煅燒后再生成為正極材料，此方法回收周期長(zhǎng)，消耗原材料較多，能耗較大，成本高。對(duì)上述兩種回收方式的分析后發(fā)現(xiàn)，目前主要回收方式成本較高，回收后的材料成本往往高于正常生產(chǎn)的材料，這也限制了企業(yè)的對(duì)材料回收的積極性。在這一背景下，鋰離子電池正極材料回收的發(fā)展遇到了極大的障礙。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種回收并修復(fù)正極材料的方法，包括如下步驟：1)將廢舊電池中回收的正極材料和含錳的無(wú)機(jī)水溶液混合得到混合物；2)將堿的水溶液加入到上述混合物中反應(yīng)，得到氫氧化錳包覆的正極材料；3)將所述的氫氧化錳包覆的正極材料與鋰源燒結(jié)，得到修復(fù)的正極材料。所述修復(fù)的正極材料為錳酸鋰包覆的正極材料。

本發(fā)明所述的電池回收的制備方法成本低，所述修復(fù)的正極材料無(wú)明顯的雜相，結(jié)晶性好，首次充放電效率高及循環(huán)性能好。作為一種實(shí)施方式，所述雜相包括0.01～0.13wt.％的Na和0.01～0.34wt.％的Al。

作為一種實(shí)施方式，所述廢舊電池中回收的正極材料的平均粒徑為4.00μm～6.00μm。

作為另一種實(shí)施方式，所述廢舊電池中回收的正極材料的平均粒徑為4.51μm～5.12μm。

作為一種實(shí)施方式，所述氫氧化錳包覆的正極材料的平均粒徑為4.00μm～6.00μm。作為另一種實(shí)施方式，所述氫氧化錳包覆的正極材料的平均粒徑為4.81μm～5.66μm。作為另一種實(shí)施方式，所述氫氧化錳包覆的正極材料的平均粒徑為5.04μm～5.45μm。本發(fā)明通過(guò)對(duì)上述參數(shù)的調(diào)整，可以直接在回收的正極材料表面形成完整有效的錳包覆層，并且有利于后續(xù)的混鋰，使修復(fù)的正極材料無(wú)明顯的雜相，結(jié)晶性好，首次充放電效率高及循環(huán)性能好。

作為一種實(shí)施方式，所述氫氧化錳包覆層的厚度為200nm～500nm。作為一種實(shí)施方式，所述氫氧化錳包覆層的厚度為300nm～400nm。本發(fā)明通過(guò)對(duì)上述參數(shù)的調(diào)整，可以直接在回收的正極材料表面形成完整有效的錳包覆層，并且有利于后續(xù)的混鋰，使修復(fù)的正極材料無(wú)明顯的雜相，結(jié)晶性好，首次充放電效率高及循環(huán)性能好。