[發(fā)明專(zhuān)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011138705.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112259820B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李濤;駱艷華;劉晨;鮑維東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中鋼集團(tuán)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(lèi)號(hào): H01M10/54
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/54;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 安徽知問(wèn)律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 于婉萍;郭大美

本發(fā)明涉及一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法，屬于廢舊鋰離子電池回收技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法包括以下步驟：(1)將廢舊鋰電正極材料分成兩份，一份還原酸浸，另一份磨細(xì)并置于堿液中；(2)對(duì)浸出液除雜，往凈化液中加入一定三元鹽液，配置成一定比例的三元離子溶液；(3)將磨細(xì)的料漿置于反應(yīng)釜中，再并流加入配置好的三元離子溶液、氨水和液堿，反應(yīng)一段時(shí)間，過(guò)濾、洗滌、干燥；(4)在干燥的物料中加入一定碳酸鋰，混勻、煅燒，即得核殼型三元正極材料。本發(fā)明能夠充分利用廢舊鋰電正極材料，其工藝操作步驟簡(jiǎn)單、合成產(chǎn)品性能優(yōu)越，成本較低、產(chǎn)品附加值高，適合工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢舊鋰離子電池回收技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種二次電池，具有能量密度高、循環(huán)性能好等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。近些年來(lái)，隨著新能源電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展，帶動(dòng)了鋰離子電池用量的劇增，各國(guó)政府也相應(yīng)出臺(tái)了多項(xiàng)促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的政策，從而進(jìn)一步促進(jìn)了鋰離子電池的應(yīng)用。可以預(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，鋰離子電池即將迎來(lái)報(bào)廢潮，這些廢舊電池含有大量有價(jià)金屬，特別是正極材料中，有價(jià)金屬含量較高，回收利用的價(jià)值很高，對(duì)其進(jìn)行回收利用刻不容緩。

當(dāng)前，針對(duì)鋰電池正極材料回收的方法主要是利用酸和還原劑浸出金屬離子，然后再經(jīng)過(guò)除雜、沉淀、萃取、結(jié)晶等工藝將各金屬以鹽的形式回收。該方法技術(shù)成熟，適應(yīng)性較好，但存在工藝流程長(zhǎng)，試劑消耗大、環(huán)保壓力大和成本高等問(wèn)題。一些研究為簡(jiǎn)化流程，降低成本，直接將浸出液除雜后合成三元前驅(qū)體，但是由于浸出液成分復(fù)雜，所合成的三元前驅(qū)體往往性能欠佳。

為了適應(yīng)高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)性能電池的發(fā)展，核殼型三元正極材料應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)核殼型三元正極材料的制備首先是合成核殼型前驅(qū)體，通過(guò)配置不同濃度的金屬鹽溶液先合成高鎳前驅(qū)體，然后再在其表面合成低鎳前驅(qū)體。該方法工藝復(fù)雜，所制得的產(chǎn)品一致性較差，燒制的正極材料性能難以保證。為此，尋求一種簡(jiǎn)單、高效的核殼型三元正極材料制備方法具有重意義。

經(jīng)檢索，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮椋?01510161291.7，申請(qǐng)日為：2015年4月8號(hào)，發(fā)明創(chuàng)造名稱(chēng)為：全濃度梯度分布的核殼型多元鋰離子電池正極材料及其制備方法。該申請(qǐng)案中正極材料的結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)i_aNi_xCo_yMn_1-x-yO₂@Li_bNi_mCo_nMn_1-m-nO₂，其中0.9≤a≤1.2,0.6≤x≤0.9,0.05≤y≤0.4,0.9≤b≤1.2,0.2≤m≤0.7,0.1≤n≤0.6，該正極材料形狀為球形或類(lèi)球形，結(jié)構(gòu)為核殼型，其內(nèi)核部分為全濃度梯度部分，直徑為2～10μm；外殼部分為保護(hù)層部分，其保護(hù)層厚度為0.5～2μm，該保護(hù)層部分濃度為全濃度梯度終點(diǎn)濃度；從內(nèi)核核心到外殼表面過(guò)程中，鎳含量逐漸降低，鈷含量及錳含量逐漸升高。其制備方法如下：(1)分別配制總濃度均為1～3mol/L含有鎳鹽、鈷鹽和錳鹽的溶液A，溶液B及溶液C；(2)配制濃度為2～8mol/L的堿溶液；(3)配制濃度為1～12mol/L的絡(luò)合劑溶液；(3)配制好的上述溶液進(jìn)行混合，將所得反應(yīng)液進(jìn)行陳化反應(yīng)，再用去離子水洗滌所得到的前驅(qū)體，然后進(jìn)行干燥處理；(4)將上述鋰離子電池正極材料的前驅(qū)體與鋰源混合后進(jìn)行燒結(jié)50h，燒結(jié)后得到全濃度梯度分布的核殼型多元鋰離子電池正極材料。但是，采用該申請(qǐng)案的技術(shù)方案所制得的產(chǎn)品在一定程度上仍存在一致性較差的問(wèn)題；同時(shí)，燒制的正極材料性能難以保證。

發(fā)明內(nèi)容

1.要解決的問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中制備核殼型三元正極材料時(shí)，存在工藝復(fù)雜、所制得的產(chǎn)品一致性較差、循環(huán)性能相對(duì)較差等問(wèn)題的不足，提供了一種利用廢舊鋰電池制備核殼型三元正極材料的方法。采用本發(fā)明的技術(shù)方案能夠有效解決上述問(wèn)題，且能夠充分利用廢舊鋰電正極材料，其工藝操作步驟簡(jiǎn)單、成本較低、產(chǎn)品附加值高，適合工業(yè)化應(yīng)用。