一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法技术

本发明专利技术公开了一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法，该方法是以镍钴锰酸锂废电池正极片为主要原料，通过物理粉碎、筛分、碱化去铝、高温修复等手段对废电池原料进行提纯制备镍钴锰酸锂复合材料。利用本发明专利技术方法制备的镍钴锰酸锂复合材料具有压实密度高、容量高和成本低的优点，其生产成本相比常规生产工艺下降了40%以上，提高了镍钴锰酸锂电池的性价比，而且工艺可控，对环境友好，适合大规模工业化生产。

A Regeneration Method for the Positive Plate of Nickel-Cobalt-Lithium Manganate Waste Batteries

The present invention discloses a regeneration method of lithium nickel cobalt manganate waste battery cathode sheet. The method uses lithium nickel cobalt manganate waste battery cathode sheet as the main raw material to prepare lithium nickel cobalt manganate composite material by physical crushing, screening, alkaline aluminium removal, high temperature repair and other means. The nickel cobalt lithium manganate composite prepared by the method of the invention has the advantages of high compaction density, high capacity and low cost, the production cost is reduced by more than 40% compared with the conventional production process, the cost performance ratio of the nickel cobalt lithium manganate battery is improved, the process is controllable, the environment is friendly, and it is suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法
本专利技术属于电池材料制备领域，具体涉及一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法。
技术介绍
我国新能源汽车产业已进入快速发展期。GGII数据显示，我国新能源汽车销量从2012年开始大幅增长，销量从1.2万辆增长到2017年的78万辆；2017年中国锂电池市场规模1350亿元，动力电池产值725亿元，动力电池产值占比54%，超过数码锂电池规模，成为锂电池消费结构中占比最大的领域。按照规划，2020年我国新能源汽车累计产销量将达到500万辆，我国的动力电池市场在中长期将继续保持高速发展的态势。锂电池的使用周期是有寿命的，对传统的数码锂电池而言，使用寿命约300次，正常使用1年后性能便明显衰退，3年后基本处于报废状态；对动力锂电池而言，理论上要求循环寿命2000次以上，使用周期7-8年，实际上5年后电池组便严重退化。根据目前发展的实际情况，通过近些年锂电池正极材料的产销数据可以推算出2018年传统数码类锂电池的报废总量将不低于5万吨，2019年不低于8万吨，2020年将超过12万吨。报废的锂电池如若得不到妥善处理，不仅会造成资源浪费，还将对环境造成巨大污染，虽然废旧锂离子电池中不包含干电池和铅酸电池中的汞、镉、铅等毒害性较大的重金属元素，但是其含有六氟磷酸锂(LiPF6)、苯类、酯类化合物，难以被微生物降解。此外锂电池中尤其是镍钴锰和钴酸锂电池中镍、钴、锂等贵金属含量高，三元报废电池镍和钴的总含量超过15%以上，锂含量超过5%以上，所以锂电池具有非常高的回收再利用价值。目前报废锂电池的处理可以分为三个阶段。（1）预处理：包括预防电、机械分离、热处理去除部分有机物、碱性溶解中和酸、溶剂溶解、手工拆解；（2）材料分离：包括干法回收(又分为机械分选法和高温热解法)、湿法回收、生物回收；（3）化学纯化：包括溶剂萃取、化学沉淀、电解等手段对高附加值的金属进行分离提纯和回收。一些大型回收企业会采取湿法工艺提取三元材料中钴、镍等高价值重金属，然后作为再生产前驱体、正极材料的原料，如邦普循环、格林美等。但是该过程需要用酸和碱联合处理，且反应需要大量的热量，工艺繁琐，工业化路线经济价值不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法，旨在对废电池原料进行提纯制备镍钴锰酸锂复合材料。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法，包括以下步骤：（1）将镍钴锰酸锂废电池正极片通过剪切、粉碎和筛分得到镍钴锰酸锂废电池粗粉；（2）将镍钴锰酸锂废电池粗粉加入到氢氧化钠溶液中，反应0.5-3h，然后将反应溶液过滤、烘干，得到镍钴锰酸锂废电池去铝粉；（3）将镍钴锰酸锂废电池去铝粉置于气氛窑中进行高温化学排胶反应，得到镍钴锰酸锂精制粉；（4）将上述镍钴锰酸锂精制粉、镍源、钴源、锰源、锂源和添加剂按比例混合均匀，得到前驱物；其中，所述添加剂选自氧化镁、氧化铝或氧化钛中的一种或一种以上的混合物；（5）将上述前驱物置于气氛窑中进行高温固相反应，得到再生的镍钴锰酸锂；（6）将再生的镍钴锰酸锂通过粉碎、筛分后得到镍钴锰酸锂复合材料。步骤（2）中，所述氢氧化钠溶液的质量分数为3-20%。步骤（3）中，所述化学排胶反应的温度为300-1100℃，时间为2-12h。步骤（4）中，所述镍钴锰酸锂精制粉、镍源、钴源、锰源、锂源和添加剂中的元素配比满足以下条件：镍钴锰元素总量、锂元素、掺杂离子的摩尔比为1:0.5-0.55:0-0.10，所述掺杂离子是指添加剂中的离子总量。进一步，所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂或氟化锂中一种或一种以上混合物。所述镍源、钴源、锰源选自镍元素、钴元素和锰元素所组成的氧化物、氢氧化物、碳酸盐或醋酸盐中一种或一种以上混合物。所述添加剂为纳米级氧化镁、纳米级氧化铝、纳米级氧化钛中的一种或一种以上的混合物。步骤（3）和步骤（5），所用的气氛为空气气氛或氧气气氛。步骤（5）中，所述固相反应的温度为650-1100℃，时间为4-20h。本专利技术采用以上技术方案，以镍钴锰酸锂废电池正极片为主要原料，通过物理粉碎、筛分、碱化去铝、高温修复等手段对废电池原料进行提纯制备镍钴锰酸锂复合材料。步骤（1）中，剪切、粉碎和筛分工艺，一方面控制粉料的颗粒大小，另一方面可去除大部分的铝。步骤（2）中，通过与碱液反应，可去除剩余的铝粉。此外，考虑到废电池的主体成分虽然保留，但是元素成分发生了缺失，因此本专利技术在镍钴锰酸锂精制粉中掺杂了镍源、钴源、锰源、锂源、添加剂进行再生。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术方法减化了常规的废电池极片处理工艺流程，不需要酸浸和碱浸的混合工序，液相反应不需要加热，能耗降低30%，而且不需要将金属组份和锂组份分离，通过再生后的材料具有压实密度高、容量高和成本低的优点，其生产成本相比常规生产工艺下降了40%以上，提高了镍钴锰酸锂电池的性价比。本专利技术工艺可控，对环境友好，适合大规模工业化生产。附图说明图1为实施例1制备的镍钴锰酸锂复合材料作为锂离子电池正极材料、以天然石墨为负极，456170方形铝壳电池的0.5C充放电曲线。图2为实施例1制备的镍钴锰酸锂复合材料作为锂离子电池正极材料、以天然石墨为负极，456170方形电池性能的循环曲线。具体实施方式为了更清楚的说明本专利技术，列举以下实例，但其对本专利技术无任何限制。一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法，包括以下步骤：（1）将镍钴锰酸锂废电池正极片通过剪切、粉碎和筛分得到镍钴锰酸锂废电池粗粉；（2）将镍钴锰酸锂废电池粗粉加入到质量分数为3-20%的氢氧化钠溶液中，反应0.5-3h，然后将反应溶液过滤、烘干，得到镍钴锰酸锂废电池去铝粉；（3）将镍钴锰酸锂废电池去铝粉置于空气气氛或氧气气氛的气氛窑中进行高温化学排胶反应，反应温度为300-1100℃，时间为2-12h，得到镍钴锰酸锂精制粉；（4）将上述镍钴锰酸锂精制粉、镍源、钴源、锰源、锂源和添加剂按比例混合均匀，得到前驱物；其中，所述添加剂选自氧化镁、氧化铝或氧化钛中的一种或一种以上的混合物；其中，镍源、钴源、锰源选自镍元素、钴元素和锰元素所组成的氧化物、氢氧化物、碳酸盐或醋酸盐中一种或一种以上混合物；锂源选自氢氧化锂、碳酸锂或氟化锂中一种或一种以上混合物；添加剂选自纳米级氧化镁、纳米级氧化铝、纳米级氧化钛中的一种或一种以上的混合物。所述镍钴锰酸锂精制粉、镍源、钴源、锰源、锂源和添加剂中的元素配比满足以下条件：镍钴锰元素总量、锂元素、掺杂离子的摩尔比为1:0.5-0.55:0-0.10，其中掺杂离子是指添加剂中的离子总量；（5）将上述前驱物置于空气气氛或氧气气氛的气氛窑中进行高温固相反应，反应温度为650-1100℃，时间为4-20h，得到再生的镍钴锰酸锂；（6）将再生的镍钴锰酸锂通过粉碎、筛分后得到镍钴锰酸锂复合材料。实施例1一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法，包括以下步骤：（1）称取废镍钴锰酸锂电池正极片100g，首先将其剪切称1-2cm小片，然后用万能粉碎机将其破碎，过200目筛后得到镍钴锰酸锂废电池粗粉；（2）将70g镍钴锰酸锂废电池粗粉缓慢加入到500ml质量分数为8%的氢氧化钠溶液中，反应过程放出大量气泡，反应时间1小时，待反应结束后将溶液过滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法，其特征在于：其包括以下步骤：（1）将镍钴锰酸锂废电池正极片通过剪切、粉碎和筛分得到镍钴锰酸锂废电池粗粉；（2）将镍钴锰酸锂废电池粗粉加入到氢氧化钠溶液中，反应0.5‑3h，然后将反应溶液过滤、烘干，得到镍钴锰酸锂废电池去铝粉；（3）将镍钴锰酸锂废电池去铝粉置于气氛窑中进行化学排胶反应，得到镍钴锰酸锂精制粉；（4）将上述镍钴锰酸锂精制粉、镍源、钴源、锰源、锂源和添加剂按比例混合均匀，得到前驱物；其中，所述添加剂选自氧化镁、氧化铝或氧化钛中的一种或一种以上的混合物；（5）将上述前驱物置于气氛窑中进行固相反应，得到再生的镍钴锰酸锂；（6）将再生的镍钴锰酸锂通过粉碎、筛分后得到镍钴锰酸锂复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法，其特征在于：其包括以下步骤：（1）将镍钴锰酸锂废电池正极片通过剪切、粉碎和筛分得到镍钴锰酸锂废电池粗粉；（2）将镍钴锰酸锂废电池粗粉加入到氢氧化钠溶液中，反应0.5-3h，然后将反应溶液过滤、烘干，得到镍钴锰酸锂废电池去铝粉；（3）将镍钴锰酸锂废电池去铝粉置于气氛窑中进行化学排胶反应，得到镍钴锰酸锂精制粉；（4）将上述镍钴锰酸锂精制粉、镍源、钴源、锰源、锂源和添加剂按比例混合均匀，得到前驱物；其中，所述添加剂选自氧化镁、氧化铝或氧化钛中的一种或一种以上的混合物；（5）将上述前驱物置于气氛窑中进行固相反应，得到再生的镍钴锰酸锂；（6）将再生的镍钴锰酸锂通过粉碎、筛分后得到镍钴锰酸锂复合材料。2.根据权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法，其特征在于：步骤（2）中，所述氢氧化钠溶液的质量分数为3-20%。3.根据权利要求1所述的一种镍钴锰酸锂废电池正极片的再生方法，其特征在于：步骤（3）中，所述化学排胶反应的温度为300-1100℃，时间为2-12h。4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东平，蒋华锋，鲍晓军，
申请(专利权)人：泉州市锂灿新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35