[發明專利]鋰電池正極回收材料的干法純化分離與再生方法及得到的鋰電池正極回收材料

在審

• 申請號: 201911120417.0
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110842006A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 武漢瑞杰特材料有限責任公司
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B5/00;H01M10/54
• 代理公司: 武漢大楚知識產權代理事務所(普通合伙) 42257
• 代理人: 徐楊松

本發明屬于鋰離子電池正極材料綜合利用技術領域，具體涉及一種鋰電池正極回收材料的干法純化分離與再生方法及得到的鋰電池正極回收材料。本發明提供了低溫干法熱處理、水熱除雜/補鋰與高溫固相重生結合的技術方案。獲得的鋰電池正極修復材料形貌和晶型得到恢復，材料性能優異，純度高，可直接用于鋰電池生產，得到的鋰電池性能良好。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料綜合利用技術領域，具體涉及一種鋰電池正極回收材料的干法純化分離與再生方法及得到的鋰電池正極回收材料。

背景技術

近年來，因其能量密度高、使用壽命長等優點，鋰離子電池在3C領域、動力領域等有了長足發展，其產能也不斷擴大。但是，有專家預測，由于主要原材料，鎳、鈷、錳、鋰的短缺，鋰離子電池的發展將于2050年遭受沖擊。考慮到逐年累積的廢舊鋰離子電池和極片邊角料中蘊藏著豐富的過渡金屬和鋰元素，所以采取環保可行的方法對其回收利用迫在眉睫。

現有的回收利用方法多是結合了物理方法的冶金方法，其中包括了濕法冶金、火法冶金、生物冶金等。上述回收方法旨在以單質、合金、或者含金屬離子的溶液形式回收正極材料中的元素，可得到較為純凈的產物，但是破壞了材料原有的結構。在廢舊正極材料中，金屬元素只是其價值的一部分，更大的價值蘊藏在原有的晶體結構中，如果可以不破壞正極材料原有的結構，直接進行回收、重生，會產生更大的經濟效益及環境效益。

針對現有存在的不足，本發明提供了一種低溫干法熱處理、水熱除雜/ 補鋰與高溫固相重生結合的技術。不引入有機溶劑，不破壞材料原有結構的前提下，使其性能恢復，甚至超過商業材料，綠色環保，商業可行。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提供了一種鋰電池正極回收材料的干法純化分離與再生方法及得到的鋰電池正極回收材料，以有利于提高回收材料的再生效率和性能指標。該方法具有重復性好，資源利用率高的特點，并且工序簡單，高效等特點，具有非常高的社會經濟價值。

本發明所提供的技術方案如下：

一種鋰電池正極回收材料的干法純化分離與再生方法，包括以下步驟：

1)將鋰電池正極回收材料低溫加熱至粘接劑失效，得到經失效處理的鋰電池正極回收材料；

2)將步驟1)得到的所述經失效處理的鋰電池正極回收材料進行機械分離，得到分離掉集流體材料的鋰電池正極回收材料；

3)將步驟2)得到的所述分離掉集流體材料的鋰電池正極回收材料在含有鋰離子的溶液中通過水熱法進行補鋰，或進行補鋰及除雜,得到經補鋰的鋰電池正極回收材料漿料；

4)將步驟3)得到的所述經補鋰的鋰電池正極回收材料漿料冷卻至室溫，再進行固液分離并干燥，得到鋰電池正極回收材料粗粉料；

5)將步驟4)得到的所述鋰電池正極回收材料粗粉料進行破碎和篩選，得到鋰電池正極回收材料細粉料；

6)將步驟5)得到的所述鋰電池正極回收材料細粉料進行燒結，得到恢復晶型結構的鋰電池正極修復材料。

上述技術方案中：

步驟1)中，采用低溫加熱的處理，可以使得粘結劑，例如PVDF,熱解為熱解中間體和/或部分炭化，從而使粘結劑失去粘粘能力；

步驟3)中，含有鋰離子的溶液在水熱條件下：a)可以實現補鋰；b)可以通過其強的腐蝕性和溶解性除去分離掉集流體材料的鋰電池正極回收材料中的雜質，例如，PVDF的熱解中間體和鋁等；c)可以確保補鋰煅燒后失效的鋰離子電池正極材料的形貌和晶型結構得到恢復，并顯著減少補鋰煅燒的時間。

步驟5)中，經過燒結，鋰電池正極回收材料恢復晶型結構。

上述技術方案中，采用先補鋰再燒結，較現有的干法燒結補鋰顯著減少補鋰燒結的時間。