[發明專利]一種正極活性材料的制備方法

在審

• 申請號: 202210010091.1
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN115810742A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 陳祥斌;高凱;來佑磊
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/54;C01G53/00
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本申請提供了一種正極活性材料的制備方法、正極活性材料、正極極片、二次電池和用電裝置，正極活性材料的制備方法包括以下步驟：將廢舊鎳鈷錳酸鋰二次電池放電，烘干、拆解得到正極極片，焙燒除去雜質；得到的正極極片加酸溶解，過濾得到混合溶液，加入金屬鹽調配金屬元素的摩爾比，在堿溶液中發生共沉淀反應，過濾得到鎳鈷錳鋁酸鋰前驅體；濾液重結晶得到氫氧化鋰；鎳鈷錳鋁酸鋰前驅體與氫氧化鋰混合后焙燒得到鎳鈷錳鋁酸鋰正極活性材料。本申請提供的正極活性材料的制備方法免去活性物質和鋁箔分離步驟，簡化了回收方法，提升了回收效率。

技術領域

本申請涉及二次電池技術領域，尤其涉及一種正極活性材料的制備方法、正極活性材料、正極極片、二次電池和用電裝置。

背景技術

二次電池(例如鋰離子電池)具有比能量大、工作電壓高、自放電率低、體積小、重量輕等特點，廣泛應用于電動車、電子設備等產品中。層狀Li[Ni_xCo_yMn_1-x-y]O₂(0x1，0y1，01-x-y1)作為二次電池的正極活性材料已得到廣泛研究。由于其低成本和高容量，它被認為是滿足電動汽車(EV)和混合動力電動汽車要求的最有希望的正極活性材料之一。二次電池需求的快速增長是原材料鎳、鈷、錳礦價格飛漲的直接原因，因此廢舊鎳鈷錳酸鋰電池回收迫在眉睫。

鎳鈷錳酸鋰的回收工藝通常是機械破碎分離法，但是該工藝下存在活性物質分離不完全，且有箔材碎屑混入活性物質中導致后續增加除雜步驟。因此，現有的鎳鈷錳酸鋰的回收工藝仍有待改進。

發明內容

本申請是鑒于上述課題而進行的，其目的在于簡化鎳鈷錳酸鋰電池的回收方法，提升回收效率。

為了達到上述目的，本申請提供了一種正極活性材料的制備方法、正極活性材料、正極極片、二次電池和用電裝置。

本申請的第一方面提供了一種正極活性材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將廢舊鎳鈷錳酸鋰(NCM)二次電池在氯化鈉飽和水溶液中放電1天-3天，烘干、拆解得到正極極片；

(2)將步驟(1)得到的正極極片在流動空氣氛圍下焙燒，除去導電碳和粘結劑；

(3)將步驟(2)得到的正極極片放入浸泡池，向所述浸泡池中加入酸溶液和還原性物質反應至正極集流體全部溶解，反應結束后，過濾，得到含有鎳、錳、鈷、鋁、鋰元素的混合溶液；

(4)向所述混合溶液中加入鎳鹽、鈷鹽、錳鹽，調配鎳、鈷、錳、鋁元素的摩爾比得到混合鹽溶液，進一步在氫氧化鈉和氨水中發生共沉淀反應，過濾，得到鎳鈷錳鋁酸鋰(NCMA)前驅體，所述鎳鈷錳鋁酸鋰前驅體滿足(Ni_tCo_uMn_vAl_w)(OH)₂，其中，0.5≤t1，0≤u≤0.5，0≤v≤0.5，0≤w≤0.3，且t+u+v+w＝1；

(5)將步驟(4)得到的濾液在50℃-80℃下蒸干溶劑，重結晶、干燥得到氫氧化鋰粉末；

(6)將所述鎳鈷錳鋁酸鋰前驅體與所述氫氧化鋰粉末按照摩爾比為1:1.03-1:1.2混合均勻，在氧氣氛圍下焙燒，破碎、過篩、除磁得到鎳鈷錳鋁酸鋰正極活性材料。

由此，本申請通過在正極極片焙燒后，將經過焙燒處理的正極極片放入浸泡池中加酸溶解，免去活性物質和鋁箔分離步驟簡化了回收方法，并且充分回收鋁箔中的鋁元素，提升了回收效率。

在任意實施方式中，所述廢舊鎳鈷錳酸鋰二次電池的正極活性材料符合通式Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂，其中0.5≤x1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，且x+y+z＝1，能夠提供鎳、錳、鈷、鋁、鋰元素，提高回收效率。