[發(fā)明專利]鎳鈷錳正極材料和廢舊鎳鈷錳正極材料的回收方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110509993.5
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN112993242B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬江濤;張寧;張勇杰;劉滿庫;李子郯
• 申請（專利權(quán)）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;C01B25/30;C01G53/00;H01M4/525;H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 張美月

本發(fā)明提供了一種鎳鈷錳正極材料和廢舊鎳鈷錳正極材料的回收方法。該回收方法包括：對廢舊鎳鈷錳正極材料進行破碎，得到粒料；將粒料作為晶種，使含鎳源、鈷源和錳源的溶液進行沉淀反應(yīng)，得到鎳鈷錳前驅(qū)體；在鎳鈷錳前驅(qū)體表面進行鋰源包覆，形成新的鎳鈷錳三元正極材料。采用上述回收方法不僅能夠縮短廢舊鎳鈷錳正極材料的回收流程，降低成本，還能夠提高新的鎳鈷錳三元正極材料的放電容量和循環(huán)性能等電學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢舊鎳鈷錳三元正極材料的回收領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鎳鈷錳正極材料和廢舊鎳鈷錳正極材料的回收方法。

背景技術(shù)

鎳鈷錳三元正極材料（NCM三元正極材料）在鋰電池領(lǐng)域早就得到了廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)地，各種廢舊鋰離子電池也開始逐漸增加，這就需要對廢舊鋰離子電池進行合理回收。

目前廢舊鋰離子回收的工藝很多，常用的方法如下：

（1）在電池拆解后將有價金屬進行濕法溶解，制備成硫酸鎳鈷錳等的結(jié)晶和碳酸鋰原料；利用這些原料進行新的前驅(qū)體的合成，最后采用新的前驅(qū)體添加碳酸鋰或者氫氧化鋰進行一次、兩次或者三次燒結(jié)最終得到理想的正極三元材料，組裝成電池。這種工藝能夠滿足NCM三元正極材料的完全修復(fù)再生，但流程較多，再生起來成本也較高。

（2）將拆解下來的正極粉料直接添加一定量的氫氧化鋰或碳酸鋰源進行修復(fù)性燒結(jié)實現(xiàn)再生。但是由于這種方法對形貌和裂紋等得不到完全的修復(fù)，得到的新材料容量降低了，并且循環(huán)性能較差，不能實現(xiàn)完全修復(fù)性再生。

鑒于上述問題的存在，有必要提供一種流程短、成本低，且制得的新的三元正極材料的放電容量高和循環(huán)性能好的廢舊鎳鈷錳正極材料的回收方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種鎳鈷錳正極材料和廢舊鎳鈷錳正極材料的回收方法，以解決現(xiàn)有廢舊鎳鈷錳正極材料的回收方法存在流程長、成本高，且制得的新的三元正極材料的放電容量低和循環(huán)性能差的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種廢舊鎳鈷錳正極材料的回收方法，廢舊鎳鈷錳正極材料的回收方法包括：對廢舊鎳鈷錳正極材料進行破碎，得到粒料；將粒料作為晶種，使含鎳源、鈷源和錳源的溶液進行沉淀反應(yīng)，得到鎳鈷錳前驅(qū)體；在鎳鈷錳前驅(qū)體表面進行鋰源包覆，形成新的鎳鈷錳三元正極材料。

進一步地，經(jīng)破碎過程后，粒料的粒徑為1～5μm；廢舊鎳鈷錳正極材料的回收方法還包括：三元正極極片進行拆解剝離，以去除三元正極極片中含有的碳類材料、隔膜、電解液和粘結(jié)劑組成的組中的一種或多種，得到廢舊鎳鈷錳正極材料。

進一步地，拆解剝離的過程包括：將三元正極極片進行第一煅燒處理，得到廢舊鎳鈷錳正極材料；第一煅燒處理的溫度為500～700℃，時間為2～8h。

進一步地，拆解剝離的過程包括：將第一煅燒處理的產(chǎn)物進行酸溶剝離，得到廢舊鎳鈷錳正極材料；酸溶剝離過程包括將第一煅燒處理的產(chǎn)物與硫酸及雙氧水反應(yīng)；硫酸的濃度為98wt%，加入量為第一煅燒處理的產(chǎn)物的1～5%；雙氧水的濃度為30wt%，用量為酸溶剝離的反應(yīng)體系的總體積的1～5vol%，酸溶剝離的溫度為40～60℃。

進一步地，沉淀過程包括：將粒料與水配制為50～200g/L的漿料，并將其pH調(diào)至10-11；將氫氧化鈉和氨水作為沉淀劑，將漿料、含鎳源、鈷源和錳源的溶液進行沉淀反應(yīng)，得到鎳鈷錳前驅(qū)體，且鎳源、鈷源和錳源的摩爾比與粒料中鎳鈷錳的摩爾比相同；粒料，含鎳源、鈷源和錳源的溶液，氫氧化鈉和氨水的用量比為（50～200）g：（0.5～2）mol: （5～10）mol: （8～12）mol。

進一步地，沉淀反應(yīng)的溫度為30～75℃，反應(yīng)時間為20～120h。

進一步地，鋰源包覆過程包括：將鎳鈷錳前驅(qū)體、氫氧化鋰和可溶性碳酸鹽進行陳化處理，得到新的鎳鈷錳三元正極材料。