一种废旧锂离子电池正极材料修复方法技术

本发明专利技术提供一种废旧锂离子电池正极材料修复方法，步骤如下：S1，将电池容量衰减的锂离子电池完全放电后进行拆解，得到正极、低电位锂化材料、隔膜和外壳；S2，配置电解液；S3，采用碳酸二甲酯溶剂将所述正极清洗干净后裁剪成正极极片，将所述隔膜清洗干净后进行烘干裁剪成隔膜片，将所述低电位锂化材料、电解液、正极极片、隔膜片放入手套箱中，进行外短路修复对所述正极极片补锂；S4，待反应结束后将所述正极极片取出，用溶剂清洗干净，在真空烘箱中烘干，得到修复后的正极极片。这种新的废旧电池正极材料再生修复工艺路线和方法，成本低廉，修复效果好，可以有效的将废旧电池正极材料进行再利用。行再利用。行再利用。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池正极材料修复方法


[0001]本专利技术属于电池领域，涉及一种电池正极材料修复技术，具体涉及一种废旧锂离子电池正极材料修复方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为新一代的电化学储能器件，在电气运输和电网存储方面具有良好的应用前景，但锂离子电池自身的使用寿命年限一般在5
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10年，退役锂离子电池的总量将会不断增加，全球锂离子电池的回收市场规模也在不断扩大。从成本角度来看，废旧锂离子电池中正极材料所占成本最高，其占比高达40％，而有价值的金属元素是目前回收的重点。
[0003]传统废旧锂离子电池回收方法主要有火法冶金和湿法冶金两种，但这两种回收方法目前均存在一定缺陷，整个回收过程成本较高，对环境污染严重。目前虽然开发出直接回收方法，可以直接对电池组件进行精准回收，但修复方法往往较为繁杂，需要对废旧电池进行预处理，得到活性物质材料，增加材料直接回收的成本和周期。如果能对废旧锂离子电池的电极材料进行补锂修复再利用，恢复其电化学性能，就能简化回收的技术路线，节约成本，进一步实现绿色、高效、可规模化的技术路线。因此，如果能够开发建议的利用外短路原理对废旧锂离子电池正极材料进行修复是极其重要的，对于锂离子电池回收领域也是极其重要的。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供新的废旧电池正极材料再生修复工艺路线和方法，该方法成本低廉，修复效果好，可以有效的将废旧电池正极材料进行再利用。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供了一种废旧锂离子电池正极材料修复方法，步骤如下：
[0006]S1，将电池容量衰减的锂离子电池完全放电后进行拆解，得到正极、低电位锂化材料、隔膜和外壳；
[0007]S2，配置电解液；
[0008]S3，采用碳酸二甲酯溶剂将所述正极清洗干净后裁剪成正极极片，将所述隔膜清洗干净后进行烘干裁剪成隔膜片，将所述低电位锂化材料、电解液、正极极片、隔膜片放入手套箱中，进行外短路修复对所述正极极片补锂；
[0009]S4，待反应结束后将所述正极极片取出，用溶剂清洗干净，在真空烘箱中烘干，得到修复后的正极极片。
[0010]进一步的，所述正极极片为直径12
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15mm的极片，所述隔膜片的直径为19
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25mm。
[0011]进一步的，所述外短路修复利用电池外短路的原理，将所述正极，隔膜，电解液，低电位锂化材料按照这个顺序放置，用铝箔将放置好的材料包裹在一起，压实，在手套箱中反应一段时间后，得到补锂后的正极材料取出。
[0012]进一步的，所述低电位锂化材料包括所述锂离子电池拆解后得到的负极或者与脱锂态的正极材料反应的含锂物质。
[0013]进一步的，所述与脱锂态的正极材料反应的含锂物质包括但不限于锂化石墨负极材料或锂化硅。
[0014]进一步的，所述隔膜材料为任何能稳定所述负极并进行锂离子传输材料。
[0015]进一步的，所述的隔膜材料包括但不限于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)隔膜或玻纤材料。其中PP隔膜型号可以为Celgard 2400或Celgard 2500均可。
[0016]进一步的，所述电解液为1M LiPF
6 in EC:DMC:EMC(1:1:1vol％)或者是1M LiPF
6 in EC:DMC。
[0017]进一步的，所述正极材料包括磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂之一。
[0018]进一步的，所述正极材料为磷酸铁锂。
[0019]本专利技术开发了一种废旧锂离子电池正极材料修复方法，该方法可以简单实现废旧锂离子电池正极材料修复，方法简单易实施，可以实现实验室和小工厂规模运用。
[0020]本专利技术方法修复后的正极材料没有明显破坏或者杂质残留问题，回收过程中不仅除去各种金属杂质，还除去了负极碳材料，符合当下对环境保护的要求。
[0021]本专利技术方法修复效果明显，回收正极材料纯度高，再生后活性高，几乎达到新正极材料的水准。
[0022]本专利技术方法可以对不同缺锂态的正极材料进行恢复，应用范围广，成本可控，可以有效的进行资源再利用，解决目前电池污染环境，回收困难的问题。
附图说明
[0023]为了使本专利技术所解决的技术问题、采用的技术手段及取得的技术效果更加清楚，下面将参照附图详细描述本专利技术的具体实施例。但需声明的是，下面描述的附图仅仅是本专利技术的示例性实施例的附图，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
[0024]图1为实施例1中从废旧锂离子电池中拆解的电池组分；
[0025]图2为实施例1中正极材料外短路修复前后的形貌特征；
[0026]图3为实施例1中正极材料外短路修复前后的XRD图；
[0027]图4为实施例1中正极材料外短路修复前后的电化学性能。
具体实施方式
[0028]现在将参考附图来更加全面地描述本专利技术的示例性实施例，虽然各示例性实施例能够以多种具体的方式实施，但不应理解为本专利技术仅限于在此阐述的实施例。相反，提供这些示例性实施例是为了使本专利技术的内容更加完整，更加便于将专利技术构思全面地传达给本领域的技术人员。在符合本专利技术的技术构思的前提下，在某个特定的实施例中描述的结构、性能、效果或者其他特征可以以任何合适的方式结合到一个或更多其他的实施例中。
[0029]在对于具体实施例的介绍过程中，对结构、性能、效果或者其他特征的细节描述是为了使本领域的技术人员对实施例能够充分理解。但是，并不排除本领域技术人员可以在
特定情况下，以不含有上述结构、性能、效果或者其他特征的技术方案来实施本专利技术。
[0030]实施例1
[0031]本专利技术所用到的生化试剂均购自上海阿拉丁生物科技股份有限公司，纯度分析纯(≥99.9％)。手套箱购自米开罗那(中国)有限公司，型号为Universal(2440/750/900)。
[0032]将一个20Ah废旧软包磷酸铁锂电池完全放电后，拆解成正极、负极、隔膜材料和外壳，如图1所示。
[0033]电解液采用的锂盐为LiPF6，溶剂为碳酸乙烯酯(EC),碳酸二甲酯(DMC),碳酸甲乙酯(EMC)三种溶剂组成，三种溶剂组成按照体积比1：1：1进行配置，LiPF6锂盐的浓度为1mol/L。
[0034]将废旧的磷酸铁锂正极材料用碳酸二甲酯清洗三次，然后裁剪成电极极片，极片直径12
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19mm均可。将得到的隔膜材料清洗干净后进行烘干裁剪，将负极、电解液、正极材料、隔膜等材料放入手套箱中，按照正极材料、电解液、隔膜、电解液、负极的顺序将其放置在一起，在手套箱中进行外短路补锂操作。
[0035]外短路补锂操作的方法步骤和参数：首先将裁剪得到的直径为12mm的正极极片，直径为19mm的隔膜，配置好的电解液，低电位的锂化材料，铝箔纸等材料放入手套箱中(O2&本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池正极材料修复方法，其特征在于，步骤如下：S1，将电池容量衰减的锂离子电池完全放电后进行拆解，得到正极、低电位锂化材料、隔膜和外壳；S2，配置电解液；S3，采用碳酸二甲酯溶剂将所述正极清洗干净后裁剪成正极极片，将所述隔膜清洗干净后进行烘干裁剪成隔膜片，将所述低电位锂化材料、电解液、正极极片、隔膜片放入手套箱中，进行外短路修复对所述正极极片补锂；S4，待反应结束后将所述正极极片取出，用溶剂清洗干净，在真空烘箱中烘干，得到修复后的正极极片。2.根据权利要求1所述的一种废旧锂离子电池正极材料修复方法，其特征在于：所述外短路修复利用电池外短路的原理，将所述正极，隔膜，电解液，低电位锂化材料按照这个顺序放置，用铝箔将放置好的材料包裹在一起，压实，在手套箱中反应一段时间后，得到补锂后的正极材料取出。3.根据权利要求1所述的一种废旧锂离子电池正极材料修复方法，其特征在于：所述低电位锂化材料是所述锂离子电池拆解后得到的负极或者与脱锂态的正极材料反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝华，李成磊，赵云，亢玉琼，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：