[發明專利]一種退役鋰離子電池正極材料的再生方法

有效

• 申請號: 202110182579.8
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112786987B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 林艷;王皓逸;張英杰;崔焱;鄒昱凌;孟奇;徐明麗
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉;丁俊萍

本發明公開一種退役鋰離子電池正極材料的再生方法，包括步驟：將退役鋰離子電池正極材料粉料放入填充有過飽和鋰鹽溶液中進行水熱加壓補鋰，得到第一非均相懸濁液；將第一非均相懸濁液抽濾干燥后，所得再生正極材料晶種與前驅體溶液和粘結劑混合進行球磨，得到第二非均相懸濁液液；將第二非均相懸濁液液攪拌均勻，進行噴霧干燥后，收集再生前驅體；將再生前驅體依次經過第一段焙燒和第二段焙燒進行高溫固相反應，得到再生的鋰離子電池正極材料。本發明的再生方法成本低，所用原料不包含酸堿，無廢水、廢氣排放，有利于保護生態環境，有效降低了材料消耗和成本。本發明工藝簡單，再生利用率高，有利于工業化大規模生產，具有非常廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及退役鋰離子電池正極材料回收技術領域，尤其涉及一種退役鋰離子電池正極材料的再生方法。

背景技術

近年來，鋰離子電池由于具有高功率、高能量密度、環境友好、長循環壽命、無記憶效應等優點，不僅被廣泛應用于便攜式電子設備，而且也越來越多地應用于動力汽車等大型儲能領域。鋰離子電池壽命通常為5～10年，隨著其應用越來越廣泛特別是動力汽車等領域，未來廢舊電池的數量將迎來井噴式增長。退役三元鋰離子電池含有鋰鎳鈷錳等有價金屬，如若不進行有效回收，將對環境造成嚴重危害，且有價金屬資源浪費嚴重。

因此，開發退役三元鋰離子電池清潔高效回收技術已成為熱點。但現有回收工藝存在流程長、能耗大、雜質脫除率和有價元素回收率較低等不足。當前技術中提取工藝有兩種途徑：第一種方法是采用萃取工藝，雜質分離效果較好，可獲得電池級原料，但萃取需采用多段萃取且萃取級數高，設備占地面積大，存在廢水排放和環境污染問題；另一種方法是采用中和沉淀分離，鎳和鈷離子在較低pH值、非勻質的情況下會產生沉淀，但在中和沉淀時將會夾帶大量的有價金屬，從而降低有價金屬的回收率。此外，傳統工藝一般加碳酸鈉多級沉淀回收鋰離子，工藝過程復雜，回收率低，回收成本高。

目前公開的一些退役鋰離子電池正極材料再生工藝，則是將廢棄鋰離子電池破碎后通過無機酸或有機酸浸出，經萃取除雜后通過堿液共沉淀得到前驅體，再煅燒得到正極材料。這些工藝同樣會耗費大量的酸，能耗高，同時也會將有價金屬和雜質元素同時浸出，難以保證回收后正極材料的品相及電化學性能，且有價金屬回收率低。

因此，現有技術仍有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種退役鋰離子電池正極材料的再生方法，旨在解決現有鋰離子電池正極材料再生工藝存在流程復雜、成本高、難以保證再生后正極材料電化學性能的問題。

本發明的技術方案如下：

一種退役鋰離子電池正極材料的再生方法，包括以下步驟：

將退役鋰離子電池正極材料粉料放入填充有過飽和鋰鹽溶液的水熱反應釜中進行水熱加壓補鋰，得到第一非均相懸濁液；

將第一非均相懸濁液抽濾干燥后，將所得再生正極材料晶種與前驅體溶液和粘結劑混合，并進行球磨，得到第二非均相懸濁液；

將第二非均相懸濁液攪拌均勻，進行噴霧干燥后，得到再生前驅體；

將再生前驅體依次經過第一段焙燒和第二段焙燒處理，得到再生的鋰離子電池正極材料。

可選地，所述水熱反應釜的壓力設置為1MPa～10MPa，保壓溫度設置為120℃～260℃，保壓時間設置為1h～20h。

可選地，所述退役鋰離子電池正極材料粉料的質量與所述過飽和鋰鹽溶液的體積比為1g：20mL，所述過飽和鋰鹽的濃度為1M～6M。

可選地，所述前驅體溶液為Ni鹽、Co鹽、Mn鹽中的一種或多種與Li鹽組成的鹽溶液，Li與M的物質的量之比為1.05～2:1，所述M為Ni、Co、Mn的物質的量之和。