[發明專利]一種廢舊三元正極材料梯次利用方法

在審

• 申請號: 202310871869.2
• 申請日: 2023-07-17
• 公開（公告）號: CN116588995A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 李玲;鐘奇能;吳啟凡;宋書濤;張小細
• 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: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M10/54;C22B7/00;C30B1/10;C30B29/22
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 張慶玲

本申請公開了一種廢舊三元正極材料梯次利用方法，包括對廢舊三元正極極片進行處理，得到三元多晶材料粉末；將三元多晶材料粉末與補鋰劑混合，得到待修復材料，其中，補鋰劑包括氫氧化鋰、硝酸鋰、碳酸鋰中的至少一種；對待修復材料進行燒結并進行破碎，以獲得三元單晶材料，實現廢舊三元正極材料的梯次利用并形成單晶結構。

技術領域

本申請涉及新能源材料技術領域，特別是一種廢舊三元正極材料梯次利用方法。

背景技術

正極材料是鋰離子電池的核心部件之一。當今，在鋰離子電池正極材料領域內，主流的有三元正極材料、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰等。其中，鋰離子電池正極材料領域中使用三元正極材料的占比較大。

三元正極材料中含有的金屬鋰可能會造成水體、土壤等生態系統的破壞。而且，金屬鋰屬于有價金屬，且我國金屬鋰的資源稀缺。因此，三元正極材料的回收利用至關重要。

發明內容

鑒于上述技術問題，本申請提供一種廢舊三元正極材料梯次利用方法，以將廢舊三元正極材料回收形成單晶結構。

第一方面，本申請提供一種廢舊三元正極材料梯次利用方法，包括對廢舊三元正極極片進行處理，得到三元多晶材料粉末；將所述三元多晶材料粉末與補鋰劑混合，得到待修復材料，其中，所述補鋰劑包括氫氧化鋰、硝酸鋰、碳酸鋰中的至少一種；對所述待修復材料進行燒結并進行破碎，以獲得三元單晶材料。

本申請實施例提供的廢舊三元正極材料梯次利用方法，通過回收三元多晶正極材料，補鋰后燒結和破碎處理，最終處理得到三元單晶材料，實現三元材料的梯次利用（多晶轉變成單晶）。通過對三元多晶正極材料進行回收利用，降低電池的生產成本；且本申請實施例提供的回收方法，通過燒結和破碎既可實現回收，工藝簡單，在成本上更具優勢。

在一實施方式中，所述對所述待修復材料進行燒結并進行破碎的步驟具體包括：在第一預設溫度下，對所述待修復材料燒結第一預設時長；對燒結后的所述待修復材料進行破碎，獲得所述三元單晶材料；其中，所述第一預設溫度為870-1000℃；和/或所述第一預設時長為6h-12h。通過一次燒結，形成單晶形貌的三元材料，工藝簡單，利于降低成本。

在一實施方式中，所述對所述待修復材料燒結第一預設時長的步驟具體包括：在氧氣氣氛下對所述待修復材料燒結所述第一預設時長。通過在氧氣氣氛下對待修復材料燒結第一預設時長，使鋰鹽降解為氧化鋰進行反應。

在一實施方式中，所述對所述待修復材料進行燒結并進行破碎的步驟具體包括：在第二預設溫度下，對所述待修復材料燒結第二預設時長；在第三預設溫度下，對所述待修復材料再次燒結第三預設時長；對燒結后的所述待修復材料進行破碎，獲得所述三元單晶材料；其中，所述第二預設溫度為300℃-500℃；和/或，所述第二預設時長為3h-5h；和/或，所述第三預設溫度為800℃-1000℃；和/或，所述第三預設時長為5h-7h。通過兩次燒結，反應充分，形成單晶形貌的三元材料，工藝簡單，利于降低成本。

在一實施方式中，所述對所述待修復材料燒結第二預設時長的步驟具體包括：在氧氣氣氛下對所述待修復材料燒結所述第二預設時長；和/或，所述對所述待修復材料再次燒結第三預設時長的步驟具體包括：在氧氣氣氛下對所述待修復材料再次燒結所述第三預設時長。通過在氧氣氣氛下對待修復材料進行燒結，使鋰鹽降解為氧化鋰進行反應。

在一實施方式中，所述對燒結后的所述待修復材料進行破碎具體包括：采用氣流破碎對燒結后的所述待修復材料進行破碎。燒結形成的單晶形貌的三元材料，可能會有多個單晶形貌的晶粒粘附在一起，通過破碎，以使粘附在一起的晶粒分離開來，得到分散的一次晶粒，獲得三元單晶材料。

在一實施方式中，所述將所述三元多晶材料粉末與補鋰劑混合的步驟之前包括：測量所述三元多晶材料粉末中的鋰元素與所述三元多晶材料粉末中鎳鈷錳元素的摩爾比；基于鋰元素與鎳鈷錳元素的目標摩爾比計算所述補鋰劑的添加量，以補充廢舊三元正極極片上的三元多晶材料中的鋰損失，以使回收利用的三元單晶材料可用于制備電池。