制备正极活性材料的前体材料和用于锂二次电池的正极活性材料的方法及由此制备的用于锂二次电池的正极活性材料技术

本发明专利技术提供：一种通过利用高镍含量的废二次锂电池制备正极活性材料的前体材料的方法；一种制备用于二次锂电池的正极活性材料的方法，该正极活性材料包括通过该制备正极活性材料的前体材料的方法所制备的正极活性材料的前体材料；以及一种用于锂二次电池的正极活性材料，该正极活性材料是根据该制备用于二次锂电池的正极活性材料的方法所制备的。电池的正极活性材料的方法所制备的。电池的正极活性材料的方法所制备的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备正极活性材料的前体材料和用于锂二次电池的正极活性材料的方法及由此制备的用于锂二次电池的正极活性材料


[0001]本专利技术涉及一种通过利用高镍含量的废锂二次电池制备正极活性材料的前体材料的方法；一种制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法，该方法使用通过该制备正极活性材料的前体材料的方法所制备的正极活性材料的前体材料；以及一种用于锂二次电池的正极活性材料，该正极活性材料是根据该制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法所制备的。

技术介绍

[0002]随着对超小型到中大型的各类储能设备(例如移动设备、笔记本电脑、无线电设备、电动汽车和电动摩托车)的技术开发和需求增加，对作为能源的二次电池的需求也急剧增加。在这样的二次电池中，已经商业化并广泛使用锂二次电池，这是因为它具有高能量密度、高工作电位、长循环寿命和低自放电率。
[0003]锂二次电池通常包括含有正极活性材料的正极、含有负极活性材料的负极、隔膜和电解质，并且其充电和放电是通过锂离子的嵌入/脱嵌进行的。锂二次电池有利地具有高能量密度、高电动势和高容量，因此适用于多种领域中。
[0004]特别地，预期三元系(Ni、Co、Mn)正极活性材料在大容量锂二次电池中的使用将显著增加，并且正在开发层状高镍含量的正极材料以实现高能量密度和高功率，同时满足大容量以及同时大功率的要求。制备和使用的锂二次电池越多，丢弃或处置的锂二次电池就越多。因此，废锂二次电池的再处理和回收利用的必要性正在显现。此外，由于激烈的价格竞争，二次电池及相关材料行业迫切需要低成本的原料、低成本的工艺和提高良率，并且随着对二次电池的需求增加，对回收利用使用过的电池及制造过程中产生的不良产品和电极的尝试正越来越多。
[0005]为了从废锂二次电池中回收和再利用过渡金属(例如镍)，从废电池中分离出正极活性材料，从分离的正极活性材料中分离出过渡金属等，然后提纯，此外，为了将其再次用作用于生产正极活性材料的原料，还应该经过额外的步骤。
[0006]例如，韩国专利申请公开No.10
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2011
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0036628公开了一种方法，包括：从废电池中得到包括锂、镍、钴和锰的有价金属粉末；将有价金属粉末在还原气氛中用酸浸出以得到浸出液；从浸出液中得到镍、钴和锰的氢氧化物、以及碳酸锂(Li2CO3)。然而，该方法的问题在于，由于不能单独分离每种过渡金属组分，因此对应用的形式有限制；当用作正极活性材料时，必须添加单独的过渡金属盐以将组成调整到所想要的比例；并且即使在提取过渡金属组分之后，也需要相当多的能量和时间来去除杂质。
[0007]另外，在基于锂二次电池金属氧化物的正极活性材料的再处理方法中，研究了通过正极活性材料的沉淀和/或溶剂提取分别回收锰、镍和钴的方法，然而，随着高镍含量的锂二次电池的生产和使用越来越多，迫切需要开发一种从具有高镍含量的废锂二次电池中以高纯度和高收率分离镍的方法，以及一种使用它制备正极活性材料的方法。
[0008][相关技术文献](专利文献1)韩国未审查的专利申请公开No.10
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2011
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0036628

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]本专利技术被构思以解决上述相关技术的缺陷，旨在提供一种通过利用高镍含量的废锂二次电池制备正极活性材料的前体材料的方法；一种制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法，该方法利用通过该制备正极活性材料的前体材料的方法所制备的正极活性材料的前体材料；以及一种用于锂二次电池的正极活性材料，该正极活性材料是根据该制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法所制备的。
[0011]解决方案
[0012]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种利用废锂二次电池制备正极活性材料的前体材料的方法，该方法包括：(1)通过对废锂二次电池的正极活性材料进行浸出来得到浸出液；和(2)通过向所述浸出液中添加2w/v％至20w/v％的基于肟的材料来沉淀镍。
[0013]另外，本专利技术提供了一种制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法，其特征在于，通过将锂盐与通过该制备正极活性材料的前体材料的方法所制备的正极活性材料的前体材料混合来得到由LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2(0<x≤1，0≤y<1，0≤z<1，并且x+y+z＝1)表示的正极活性材料。
[0014]本专利技术还提供了一种用于锂二次电池的正极活性材料，该正极活性材料是通过该制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法制备的。
[0015]有利效果
[0016]根据本专利技术的制备正极活性材料的前体材料的方法提供了可以帮助从高镍含量的废锂二次电池的正极活性材料中以高回收率回收高纯度镍的效果，并且提供了能够以硫酸盐形式回收镍的效果，这使得回收的材料直接用于制备正极活性材料，而不需要任何额外的单独步骤。
附图说明
[0017]图1是根据本专利技术的实施方式的制备正极活性材料的前体材料的流程图。
具体实施方式
[0018]本专利技术涉及一种使用废锂二次电池制备正极活性材料的前体材料的方法，该方法包括从高镍含量的废锂二次电池的正极活性材料中沉淀镍；一种制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法，该方法使用通过上述制备方法所制备的正极活性材料的前体材料；以及一种通过制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法所制备的用于锂二次电池的正极活性材料。
[0019]特别地，根据本专利技术的制备正极活性材料的前体材料的方法的特征在于，实现了高浓度的基于肟的材料，该材料通常对水和醇具有1w/v％或更小的极低溶解度，这特别是对其在高镍含量的正极活性材料的回收中的应用带来了困难；并且当该基于肟的材料用于镍回收工艺中时，提供了可以帮助从高镍含量的废锂二次电池的正极活性材料中以高回收率回收高纯度镍的效果，并且提供了能够以硫酸盐形式回收镍的效果，这使得回收的材料
直接用于制备正极活性材料，而不需要任何额外的单独步骤。
[0020]在本专利技术的制备正极活性材料的前体材料的方法中，镍相对于废锂二次电池的正极活性材料的回收率可以为60％或更高，优选为80％或更高，更优选为85％或更高，最优选为90％或更高，并且通过根据本专利技术的制备正极活性材料的前体材料的方法所回收的镍的纯度可以为90％或更高，优选为99％或更高。
[0021]下文将描述根据本专利技术的制备正极活性材料的前体材料的方法；制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法，该方法使用通过制备正极活性材料的前体材料的方法所制备的正极活性材料的前体材料；以及根据制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法所制备的用于锂二次电池的正极活性材料。然而，本专利技术不限于此。
[0022]<制备正极活性材料的前体材料的方法>
[0023]根据本专利技术的制备正极活性材料的前体材料的方法的特征在于，包括通过添加2w/v％至20w/v％的基于肟的材料作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种利用废锂二次电池制备正极活性材料的前体材料的方法，所述方法包括：1)通过对所述废锂二次电池的正极活性材料进行浸出来得到浸出液；和2)通过向所述浸出液中添加2w/v％至20w/v％的基于肟的材料来沉淀镍。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述废锂二次电池的正极活性材料包括由式1表示的正极活性材料：[式1]LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2其中，0.5≤x≤1，0≤y≤0.3，0≤z≤0.3，并且x+y+z＝1。3.根据权利要求1所述的方法，还包括在步骤1)之后且在步骤2)之前从所述浸出液中提取锰。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于肟的材料包括选自由二甲基乙二肟、二乙基乙二肟、二丙基乙二肟和乙基甲基乙二肟组成的组中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤2)中，所述2w/v％至20w/v％的基于肟的材料是通过皂化得到的。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基于肟的材料的皂化包括通过将极性溶剂和碱性溶液混合、然后溶解所述基于肟的材料来得到基于肟的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金明珍，李志薰，崔凤珍，
申请(专利权)人：东友精细化工有限公司，
类型：发明
国别省市：