本发明专利技术公开了一种锂离子正极及材料再利用的方法，所述方法拆解放电态的锂离子电池得到正极极片或者在拆解后将正极极片上的活性物质分离下来、使用锂化试剂喷涂到正极极片或对正极极片或活性物质用以上溶液进行浸泡从而进行锂补充。经过处理的正极极片或正极活性物质可再次应用于锂离子电池中。本方法通过简单的化学方法实现了对废旧锂离子电池正极活性物质进行补锂，能够使废旧锂离子电池正极材料电化学性恢复到初始材料的水平。该方法相对于常见的废旧锂离子电池回收工艺而言，不涉及使用强酸溶液溶解活性物质再提取有效组分等工序，且工艺简单、效率高，有效解决锂离子电池中正极材料回收时工艺复杂、产废多、流程较久等问题。等问题。等问题。
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子正极再利用的方法和再利用锂离子正极材料
[0001]本专利技术涉及锂离子电池回收领域，具体涉及了一种锂离子正极及材料再利用的方法以及使用该方法获得的锂离子正极活性材料以及正极极片。
技术介绍
[0002]锂离子电池作为一种安全性好、能量密度高、寿命较长的电池被广泛应用于各类领域。根据我国《节能与新能源汽车产业发展规划》(2012-2020年)，随着我国经济的持续快速发展，汽车产业将保持较快增长势头，由此带来的能源与环境问题也会愈发凸显，而节能汽车和新能源汽车的发展能够有效缓解能源和环境压力。预计在2020年，纯电动汽车和插电式混合汽车的生产能力将达200万辆、累积产销量将超过500万辆，车用电池累积报废量也将高达32.2万吨。此外新时代3C器件更新迭代速度加快，5G基站建设，也会产生大量锂离子电池需求，这在未来也会产生大量的报废电池，对锂离子电池关键材料的回收利用是一个有价值的技术。
[0003]目前常用的废旧锂离子电池关键材料的回收方法主要是湿法冶金回收和干法冶金回收，湿法冶金回收是将正极材料、集流体、粘结剂、导电剂等进行分离处理，对正极材料进行浸出、溶液净化、富集、萃取等流程，但此过程会消耗大量的酸性和碱性溶液，并产生大量废料，产物的纯度也难以保证。干法回收采用机械分选对于废旧锂离子电池中材料进行拆解、分类，再通过高温热解实现对于材料分离回收。可以在废旧锂电池组中回收更多的中金属，缺点便是会造成二次污染且耗能高。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的以上缺陷和改进需求，本专利技术的目的在于提供一种锂离子正极及材料再利用的方法。相对于传统的湿法回收和干法回收，本专利技术基于化学原理，通过电位较低的锂化试剂对正极中损失的锂进行补偿，提高了其电化学性能并能实现其重复利用，与现有技术相比解决了回收工艺复杂、耗时较久、产废较多等问题。且本专利技术提供的回收方法是通过化学方法实现的，可以通过控制化学试剂的用量来控制锂补偿量，防止过度补偿导致结构破坏。本专利技术采用了简单的化学方法对废旧电池的正极活性物质进行再生处理，属一步反应，简化了工艺步骤，缩短了流程时间，降低了成本，并避免了大量废酸废碱的产生，适用于工业大批量回收。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种锂离子正极再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006](1)对电池进行放电、拆解，得到正极极片，使用电解液溶剂清洗掉正极极片表面的残留锂盐，再进行干燥处理，除掉正极极片表面电解液溶剂；
[0007](2)根据正极极片容量的衰减状况来确定需要补偿的锂的量，在惰性气氛下，配置出适宜浓度的锂化试剂；
[0008](3)在惰性气氛中，把步骤(2)中配置的锂化试剂喷涂在步骤(1)中所述的正极极
片上或将步骤(1)所述的正极极片浸泡在步骤(2)中配置的锂化试剂中，反应后对正极极片进行洗涤、干燥，得到再生后的正极极片。
[0009]进一步的，所述步骤(1)中，废旧锂离子电池正极由以下组分组成：5％-99.5％的活性物质、0.5％-95％的导电剂和粘结剂。
[0010]进一步的，所述步骤(1)中，用于清洗的溶剂为酯类如碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，醇类如甲醇、乙醇，酮类，羧酸类，酰胺类，砜类，四氢呋喃，水中的一种或多种。
[0011]进一步的，所述步骤(2)中，锂化试剂的溶剂为有机溶剂，优选为乙醚、乙二醇二甲醚、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃中的一种或多种。
[0012]进一步的，所述步骤(2)中，锂化试剂的溶质为茚锂、蒽锂、萘锂、菲锂、芘锂、1-甲基萘锂、2-甲基萘锂、二苯甲酮锂、联苯锂中的一种或多种。
[0013]进一步的，所述步骤(2)中，配置的锂化试剂的浓度为0.01-10mol/L。
[0014]进一步的，所述步骤(3)中，反应时正极极片活性物质与锂化试剂中锂的摩尔比为1:0.01-10，反应时间为1s-24h。
[0015]进一步的，所述步骤(3)中，用于反应后洗涤正极极片的试剂为乙醚、乙二醇二甲醚、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃中的一种或多种。
[0016]按照本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种锂离子正极材料再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0017](1)对电池进行放电、拆解，得到正极极片，使用电解液溶剂清洗掉正极极片表面的残留锂盐，再进行干燥处理，除掉正极极片表面电解液溶剂；
[0018](2)将正极活性物质从集流体上分离；
[0019](3)根据正极极片容量的衰减状况来确定需要补偿的锂的量，在惰性气氛下，配置出适宜浓度的锂化试剂与步骤(2)中得到正极活性物质发生反应，反应后对正极活性物质进行洗涤、干燥，得到再生后的活性物质。
[0020]进一步的，所述步骤(2)还包括对分离出的正极活性物质进行热处理的步骤。该热处理步骤目的是为了除去正极材料中的粘结剂与导电剂，或对正极材料微结构进行修复。
[0021]进一步的，所述步骤(3)还包括对反应后得到的活性物质进行热处理的步骤。对反应后的活性物质进行热处理，该热处理步骤目的是为了使得正极材料微结构继续修复，可根据材料实际情况选择是否进行热处理。
[0022]进一步的，所述步骤(1)中，废旧锂离子电池正极由以下组分组成：5％-99.5％的活性物质、0.5％-95％的导电剂和粘结剂。
[0023]进一步的，所述步骤(1)中，用于清洗的溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等酯类，甲醇、乙醇等醇类、酮类、羧酸类、酰胺类、砜类、四氢呋喃、水等溶剂中的一种或多种。
[0024]进一步的，所述步骤(2)中，热处理温度范围可为200℃-1000℃，热处理时间为0.2-24h，热处理气氛包括但不限于氮气、氩气、氩氢混合气、氧气、空气等气氛。
[0025]进一步的，所述步骤(3)中，锂化试剂的溶剂为有机溶剂，优选为乙醚、乙二醇二甲醚、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃中的一种或多种。
[0026]进一步的，所述步骤(3)中，为锂化试剂的溶质可为茚锂、蒽锂、萘锂、菲锂、芘锂、
1-甲基萘锂、2-甲基萘锂、二苯甲酮锂、联苯锂中的一种或多种或混合物。
[0027]进一步的，所述步骤(3)中，配置的锂化试剂的浓度为0.01-10mol/L。
[0028]进一步的，所述步骤(3)中，反应时正极极片活性物质与锂化试剂中锂的摩尔比为1:0.01-10，反应时间为1s-24h。
[0029]进一步的，所述步骤(3)中，用于反应后洗涤正极极片的试剂为乙醚、乙二醇二甲醚、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃中的一种或多种。
[0030]进一步的，所述步骤(3)中，热处理温度范围可为200℃-1000℃，热处理时间为0.2-24h，热处理气氛包括但不限于氮气、氩气、氩氢混合气、氧气、空气等气氛。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂离子正极再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)从废旧锂离子电池中获得需要回收再生的正极极片，使用溶剂将正极极片上残留的锂盐清洗干净；(2)在惰性气氛或干燥空气气氛中，把锂化试剂喷涂在步骤(1)中所述的正极极片上或将步骤(1)所述的正极极片浸泡在所述锂化试剂中；反应后对正极极片进行洗涤、干燥，就可得到再生后的正极极片。2.根据权利要求1所述的锂离子正极再利用的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，用于清洗的溶剂为酯类，醇类，羧酸类，酰胺类，砜类，四氢呋喃，水中的一种或多种；所述锂化试剂的溶剂为乙醚、乙二醇二甲醚、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的锂离子正极再利用的方法，其特征在于，所述锂化试剂的溶质为茚锂、蒽锂、萘锂、菲锂、芘锂、1-甲基萘锂、2-甲基萘锂、二苯甲酮锂、联苯锂中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的锂离子正极再利用的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，反应时正极极片活性物质与锂化试剂中锂的摩尔比为1:0.01-10，反应时间为1s-24h。5.一种锂离子正极材料再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)从废旧锂离子电池中获得需要回收再生的正极极片，使用溶剂将正极极片上残留的锂盐清洗干净；(...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙永明，王文宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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