[發明專利]一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法

有效

• 申請號: 202011138705.1
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112259820B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 李濤;駱艷華;劉晨;鮑維東
• 申請（專利權）人: 中鋼集團南京新材料研究院有限公司;中鋼天源股份有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 于婉萍;郭大美

1.一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將廢舊鋰電正極材料分成兩份，一份進行還原酸浸，另一份磨細并置于堿液中；其中，所述鋰電正極材料為三元高鎳正極材料，取高鎳型鎳鈷錳酸鋰或高鎳型鎳鈷鋁酸鋰；其中，當取高鎳型鎳鈷錳酸鋰時，鎳：鈷：錳的比例為x：y：z，則x：（y+z）≥1/2；當取高鎳型鎳鈷鋁酸鋰時，鎳：鈷：鋁的比例為x：y：z，則x：（y+z）≥1/2；

（2）對步驟（1）中所得浸出液進行除雜后，向其中加入三元鹽液，配置成三元離子溶液；當選用高鎳型鎳鈷錳酸鋰為鋰電正極材料時，控制配置的三元離子溶液中的鎳：鈷：錳的比例為x：y：z，其中x：（y+z）≤1/2；當選用高鎳型鎳鈷鋁酸鋰為鋰電正極材料時，控制配置的三元離子溶液中的鎳：鈷：鋁的比例為x：y：z，其中x：（y+z）≤1/2；

（3）將步驟（1）中磨細的料漿置于反應釜中，再并流加入步驟二中配置好的三元離子溶液、氨水和液堿進行反應，然后進行過濾、洗滌、干燥；其中，磨細料金屬摩爾量為三元離子溶液金屬量的1~2倍；

（4）向步驟（3）中所得干燥物料中加入碳酸鋰，混勻、煅燒，即得核殼型三元正極材料。

2.根據權利要求1所述的一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法，其特征在于，步驟（1）中，所述還原酸浸采用的酸為硫酸、還原劑為雙氧水，其中，酸和還原劑用量分別為正極材料質量的3倍和1/3；控制浸出溫度為60~90℃，浸出時間為2~5h。

3.根據權利要求2所述的一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法，其特征在于，步驟（1）中，另一份鋰電正極材料采用行星球磨機進行磨樣，所得磨細產物的粒度d50為1~5μm，且所用堿液的pH值為10.5~12。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法，其特征在于，步驟（2）中，浸出液采用沉淀除雜進行除雜，并控制浸出液的pH值為4。

5.根據權利要求4所述的一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法，其特征在于，步驟（2）中除雜時加入碳酸鈉或氫氧化鈉；配置的三元離子溶液中鎳含量所占溶液金屬總量的比值不高于1/2。

6.根據權利要求5所述的一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法，其特征在于，步驟（3）中，控制反應體系的溫度為55~65℃，pH值為10.5~12，氨水用量為體系質量的1.0~1.1%，固含量為5~20%，加料結束后陳化3~8h，反應過程中通入氮氣進行保護。

7.根據權利要求6所述的一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法，其特征在于，步驟（3）中，所得前驅體其核層金屬含量為總金屬摩爾量的1/2~2/3，殼層金屬含量為總金屬摩爾量的1/3~1/2。

8.根據權利要求7所述的一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法，其特征在于，步驟（4）中碳酸鋰用量為理論用量的1.05倍，煅燒溫度為700~800℃，煅燒時長為3~8h。

9.根據權利要求8所述的一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法，其特征在于，制備所得的核殼型三元正極材料，其核內部鎳：鈷：錳的比例為x：y：z，其中x：（y+z）≥1/2；其殼部分鎳：鈷：錳的比例為x：y：z，其中x：（y+z）≤1/2；或其核內部鎳：鈷：鋁的比例為x：y：z，其中x：（y+z）≥1/2；其殼部分鎳：鈷：鋁的比例為x：y：z，其中x：（y+z）≤1/2。