[發明專利]一種廢舊鈷酸鋰正極材料短程再生協同高電壓改性的方法

在審

• 申請號: 202011320615.4
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112582598A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 董鵬;費子桐;孟奇;張英杰;李清湘;朱博文;周少強;鄒昱凌;劉銀;李晨;陳端云
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學;深圳市中金嶺南科技有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/525;H01M10/54;H01M10/0525
• 代理公司: 昆明人從眾知識產權代理有限公司 53204
• 代理人: 沈艷尼

本發明公開一種廢舊鈷酸鋰正極材料短程再生協同高電壓改性的方法，按照LiCo_1?x?yCe_xMg_yO₂的化學計量比，將廢舊鋰離子電池正極材料、納米級鋰源、納米級鈰源、納米級鎂源研磨混合得到混合物；將納米級混合材料在空氣氛圍下進行兩次煅燒，得到化學通式為LiCo_1?x?yCe_xMg_yO₂的再生改性后的鋰離子電池正極材料；本發明采用廢舊的鋰離子電池正極材料為原料，是資源的再生利用，并且在制備過程中在加入少量的鋰源和改性元素同步進行；本發明的制備方法短程高效、成本低廉、易于施行且符合當下市場需求。

技術領域

本發明涉及電池領域，更具體是一種廢舊鈷酸鋰正極材料短程再生協同高電壓改性的方法。

背景技術

鋰離子電池以高能量密度、高工作電壓、幾乎無記憶效應、安全性良好等諸多優點被廣泛用于3C設備、航天航空以及醫療等領域。目前，鋰離子電池已經成為不可或缺的儲能設備，隨著需求量的增加，其產量也倍速增加。但是，鋰離子電池在經過反復充放電后，活性材料的結構會發生不可逆的改變導致失活報廢，大約只有3~5年的壽命。大量的廢舊鋰離子電池不僅會污染環境、危害生態系統，而且其中大量的有價金屬隨之流失。如今，綠色節能成為了社會的第一發展理念，面臨人口的不斷增加和資源的逐步短缺，鋰離子電池原料資源日益減少，嚴重遏制了鋰離子電池產業的良性發展。因此，尋求一種科學綠色高效地回收再生的方法成為了當前翹首跂踵的問題。

常見的回收方法有酸浸再沉淀、氧化還原等，這些方法容易產生酸的二次污染，不符合綠色環保的理念。而且相比之下得到的再生鈷酸鋰正極材料的容量低、循環穩定性差，難以達到商業鈷酸鋰的需求。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種廢舊鈷酸鋰正極材料短程再生協同高電壓改性的方法，具體步驟如下：

（1）按照化學通式為LiCo_1-x-yCe_xMg_yO₂的化學計量比，將廢舊鋰離子電池正極材料、納米級鋰源、納米級鈰源、納米級鎂源研磨混合得到混合物，其中，x=y，0.005≤y≤0.02；

（2）將步驟（1）的混合物在空氣氛圍下兩次煅燒，得到化學通式為LiCo_1-x-yCe_xMg_yO₂的再生改性鋰離子電池正極材料。

步驟（1）中納米級鋰源為納米碳酸鋰、納米氫氧化鋰、納米醋酸鋰、納米磷酸鋰中的一種或多種任意比例混合。

步驟（1）中納米級鈰源為納米氧化鈰、納米硝酸鈰、納米氯化鈰或納米硫酸鈰。

步驟（1）中納米級鎂源為納米氧化鎂、納米硫酸鎂、納米甲醇鎂或納米乙醇鎂。

步驟（1）中當研磨為球磨時，采用乙醇為溶劑，球料比10:1，球磨轉速為300~500轉/分鐘，球磨時間為5~8h。

步驟（2）兩次煅燒中的第一次煅燒溫度為：900~1100℃，煅燒時間為9~11h，第二煅燒溫度為700~900℃，煅燒時間為10~13h，兩次煅燒中間隨爐冷卻并手動研磨。

與現有技術相比，本發明的有益效果包括：

（1）本發明的制備方法無需酸浸環節，能夠避免二次污染，環境友好。

（2）本發明的正極材料再生方法是采用廢舊的鋰離子電池正極材料為原料，滿足了資源的再生利用，并且在制備過程中在加入少量的鋰源和改性元素同步進行，過程簡單、高效且無二次污染。

（3）本發明的制備方法操作短程高效、成本低廉、易于施行；為了反應更加的徹底，可以在兩次煅燒中間再一次對粉末材料進行研磨，同時也可以緩解結塊現象。