一种废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法技术

本发明专利技术公开一种废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法，按照LiCo

【技术实现步骤摘要】
一种废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法
本专利技术涉及电池领域，更具体是一种废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法。
技术介绍
锂离子电池以高能量密度、高工作电压、几乎无记忆效应、安全性良好等诸多优点被广泛用于3C设备、航天航空以及医疗等领域。目前，锂离子电池已经成为不可或缺的储能设备，随着需求量的增加，其产量也倍速增加。但是，锂离子电池在经过反复充放电后，活性材料的结构会发生不可逆的改变导致失活报废，大约只有3~5年的寿命。大量的废旧锂离子电池不仅会污染环境、危害生态系统，而且其中大量的有价金属随之流失。如今，绿色节能成为了社会的第一发展理念，面临人口的不断增加和资源的逐步短缺，锂离子电池原料资源日益减少，严重遏制了锂离子电池产业的良性发展。因此，寻求一种科学绿色高效地回收再生的方法成为了当前翘首跂踵的问题。常见的回收方法有酸浸再沉淀、氧化还原等，这些方法容易产生酸的二次污染，不符合绿色环保的理念。而且相比之下得到的再生钴酸锂正极材料的容量低、循环稳定性差，难以达到商业钴酸锂的需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法，具体步骤如下：（1）按照化学通式为LiCo1-x-yCexMgyO2的化学计量比，将废旧锂离子电池正极材料、纳米级锂源、纳米级铈源、纳米级镁源研磨混合得到混合物，其中，x=y，0.005≤y≤0.02；（2）将步骤（1）的混合物在空气氛围下两次煅烧，得到化学通式为LiCo1-x-yCexMgyO2的再生改性锂离子电池正极材料。步骤（1）中纳米级锂源为纳米碳酸锂、纳米氢氧化锂、纳米醋酸锂、纳米磷酸锂中的一种或多种任意比例混合。步骤（1）中纳米级铈源为纳米氧化铈、纳米硝酸铈、纳米氯化铈或纳米硫酸铈。步骤（1）中纳米级镁源为纳米氧化镁、纳米硫酸镁、纳米甲醇镁或纳米乙醇镁。步骤（1）中当研磨为球磨时，采用乙醇为溶剂，球料比10:1，球磨转速为300~500转/分钟，球磨时间为5~8h。步骤（2）两次煅烧中的第一次煅烧温度为：900~1100℃，煅烧时间为9~11h，第二煅烧温度为700~900℃，煅烧时间为10~13h，两次煅烧中间随炉冷却并手动研磨。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：（1）本专利技术的制备方法无需酸浸环节，能够避免二次污染，环境友好。（2）本专利技术的正极材料再生方法是采用废旧的锂离子电池正极材料为原料，满足了资源的再生利用，并且在制备过程中在加入少量的锂源和改性元素同步进行，过程简单、高效且无二次污染。（3）本专利技术的制备方法操作短程高效、成本低廉、易于施行；为了反应更加的彻底，可以在两次煅烧中间再一次对粉末材料进行研磨，同时也可以缓解结块现象。（4）本专利技术的同步再生改性正极材料拥有较好的充放电性能。附图说明图1为实施例1使用的废旧钴酸锂正极材料的SEM图；图2为实施例1再生后的锂离子电池正极材料的SEM图；图3为实施例2再生改性后锂离子电池正极材料的SEM图；图4为实施例2再生改性后锂离子电池正极材料的SEM-Mapping图；图5为实施例3再生改性后锂离子电池正极材料的SEM图；图6为实施例4再生改性后锂离子电池正极材料的SEM图；图7为实施例1-4制得的锂离子电池正极材料的XRD图；图8为实施例1-4制得的锂离子电池正极材料的充放电曲线；图9为实施例1-4制得的锂离子电池正极材料的倍率性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术对进一步说明，实施例中使用的废旧锂离子电池正极材料为钴酸锂电池多次使用致使报废后经预处理得到的废旧钴酸锂粉末材料，并通过研磨制成纳米级，其他原材料都是市场上购买得到。实施例1一种废旧钴酸锂正极材料短程再生的方法，具体步骤如下：（1）按照最后混合物的化学通式为LiCo1-x-yCexMgyO2的化学计量比，其中，x=y=0，将废旧锂离子电池纳米钴酸锂正极材料、锂源纳米碳酸锂球磨混合得到混合物，球磨转速为400转/分钟，球磨时间为6h；（2）将步骤（1）纳米级混合材料在空气氛围下进行两次煅烧，两次煅烧中的第一次煅烧温度为：1000℃，煅烧时间为10h；随炉冷却，再手动研磨后进行第二次煅烧，第二次煅烧温度为900℃，煅烧时间为12h，得到化学通式为LiCoO2的再生锂离子电池正极材料。图1为本实施例使用的废旧钴酸锂正极材料的SEM图；从图中可以看出原始的废旧钴酸锂正极材料颗粒细碎。图2为本实施例再生后的锂离子电池正极材料的SEM图；从图中可以看出颗粒也均匀长大，并且没有发生团聚现象。实施例2一种废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法，具体步骤如下：（1）按照最后混合物的化学通式为LiCo1-x-yCexMgyO2的化学计量比，其中，x=y=0.005，将废旧锂离子电池纳米钴酸锂正极材料、锂源纳米碳酸锂、铈源纳米氧化铈、镁源纳米氧化镁球磨混合得到混合物，采用乙醇为溶剂，球料比10:1，球磨转速为400转/分钟，球磨时间为6h；（2）将步骤（1）纳米级混合材料在空气氛围下进行两次煅烧，两次煅烧中的第一次煅烧温度为：1000℃，煅烧时间为10h；随炉冷却，再手动研磨后进行第二次煅烧，第二次煅烧温度为900℃，煅烧时间为12h，得到化学通式为LiCo0.99Ce0.005Mg0.005O2的再生改性后的锂离子电池正极材料。图3为本实施例再生改性后锂离子电池正极材料的SEM图；从图中可以看出与实施例1中直接再生的钴酸锂正极材料没有明显差距，相比之下略微有长大，并且细碎颗粒更少了。图4为本实施例再生改性后锂离子电池正极材料的SEM-Mapping图；从图中可以看出铈源和镁源被均匀的掺杂在了晶格中。实施例3一种废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法，具体步骤如下：（1）按照最后混合物的化学通式为LiCo1-x-yCexMgyO2的化学计量比，其中，x=y=0.01，将废旧锂离子电池纳米钴酸锂正极材料、锂源纳米氢氧化锂、铈源纳米氧化铈、镁源纳米氧化镁球磨混合得到混合物，采用乙醇为溶剂，球料比10:1，球磨转速为400转/分钟，球磨时间为6h；（2）将步骤（1）纳米级混合材料在空气氛围下进行两次煅烧，两次煅烧中的第一次煅烧温度为：1000℃，煅烧时间为10h；随炉冷却，再手动研磨后进行第二次煅烧，第二次煅烧温度为900℃，煅烧时间为12h，得到化学通式为LiCo0.98Ce0.01Mg0.01O2的再生改性后的锂离子电池正极材料。图5为本实施例再生改性后锂离子电池正极材料的SEM图；从图中可以看出有略微的团聚现象，但是相比颗粒大小没有明显变化。实施例4一种废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法，具体步骤如下：（1）按照最后混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法，其特征在于，具体步骤如下：/n（1）按照化学通式为LiCo

【技术特征摘要】
1.一种废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）按照化学通式为LiCo1-x-yCexMgyO2的化学计量比，将废旧锂离子电池正极材料、纳米级锂源、纳米级铈源、纳米级镁源研磨混合得到混合物，其中，x=y，0.005≤y≤0.02；
（2）将步骤（1）的混合物在空气氛围下两次煅烧，得到化学通式为LiCo1-x-yCexMgyO2的再生改性锂离子电池正极材料。


2.根据权利要求1所述废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法，其特征在于，步骤（1）中纳米级锂源为纳米碳酸锂、纳米氢氧化锂、纳米醋酸锂、纳米磷酸锂中的一种或多种任意比例混合。


3.根据权利要求1所述废旧钴酸锂正极材料短程再生协同高电压改性的方法，其特征在于，步骤（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏，费子桐，孟奇，张英杰，李清湘，朱博文，周少强，邹昱凌，刘银，李晨，陈端云，
申请(专利权)人：昆明理工大学，深圳市中金岭南科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53