一种废锂离子电池三元正极材料的修复方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种废锂离子电池三元正极材料的修复方法。修复方法包括将废锂离子电池三元正极材料从电池正极片上剥离后进行球磨；配置含锂盐的饱和有机溶剂；将配置的含锂盐的饱和有机溶剂和球磨后的废锂离子电池三元正极材料混合后放入密闭反应釜中搅拌反应；反应后过滤得到固体物；将过滤得到的固体物和碳酸锂混合后烧结，得到新的三元正极材料。本发明专利技术的修复方法利用锂离子在有机溶剂中的高扩散性，在低温低压下使得废锂离子电池三元正极材料的锂元素含量得到恢复，修复后三元正极材料的扩散动力学更好，电化学性能更佳。电化学性能更佳。电化学性能更佳。

【技术实现步骤摘要】
一种废锂离子电池三元正极材料的修复方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种废锂离子电池三元正极材料的修复方法。

技术介绍

[0002]目前工业上循环利用废锂离子电池三元正极材料的方法是湿法冶金法或火法冶金法，这两种方法具有高能耗、高污染和低收益的问题。为了避免上述问题，直接修复法被提出。目前的直接修复技术主要解决的是废锂离子电池三元正极材料中的锂缺失和表面结构演变问题。已有的直接修复技术包括水热法、熔融盐法、固态烧结法等。水热法是利用水作为溶剂，氢氧化锂作为锂源，在高温高压下进行废锂离子三元正极材料的补锂。补锂之后再通过水洗去除过量锂盐和高温烧结。水热法修复后的三元正极材料在1C条件下循环100圈后的容量保持率为82％，低于商业三元正极材料。并且水热法需要的反应温度通常在220摄氏度以上，反应过程压力高，具有一定的危险性。熔盐法和固态烧结法相似，将废锂离子电池三元正极材料与锂盐混合加热，利用锂离子在高温中的自由扩散使得锂缺陷得到修复，由于锂离子缓慢的扩散动力学使得废锂离子正极材料中的锂缺陷不能得到有效修复，修复后三元正极材料的电化学容量低于商业三元正极材料。除此之外，固态烧结法通常在修复废三元正极材料之前需要精确计算锂缺失含量，然后精确配锂，该过程非常复杂，不利于大规模应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种废锂离子电池三元正极材料的修复方法，用以解决现有废锂离子电池三元正极材料的修复方法存在的上述技术问题。
[0004]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种废锂离子电池三元正极材料的修复方法，包括如下步骤：
[0005]步骤(1)：将废锂离子电池三元正极材料从电池正极片上剥离后进行球磨；配置含锂盐的饱和有机溶剂；
[0006]步骤(2)：将配置的所述含锂盐的饱和有机溶剂和球磨后的废锂离子电池三元正极材料混合后放入密闭反应釜中搅拌反应，过滤得到固体物；
[0007]步骤(3)：将过滤得到的所述固体物和碳酸锂混合后烧结，得到新的三元正极材料。
[0008]上述方案中，本专利技术一种废锂离子电池三元正极材料的修复方法将废锂离子电池三元正极材料从电池正极片上剥离后进行球磨，以去除废锂离子正极材料表面的非活性成分并且去除裂纹，将配置的含锂盐的饱和有机溶剂和球磨后的废锂离子电池三元正极材料混合后放入密闭反应釜中搅拌反应，利用了更有利于锂离子扩散的有机溶剂进行溶剂热法修复，利用锂离子在有机溶剂中的高扩散性，无需精确计算废锂离子电池三元正极材料中的锂缺失含量，在低温低压条件下使得废锂离子电池三元正极材料的锂元素含量得到恢
复，修复后三元正极材料的扩散动力学更好，修复后的三元正极材料的电化学性能更佳。将过滤得到的固体物和碳酸锂混合后烧结，高温烧结引入铝进入晶格使得修复后的新的三元正极材料结构更加稳定。本专利技术的修复方法采用废锂离子电池正极材料的直接修复方法，流程短且无需大量化学试剂的使用，能耗更低。
[0009]进一步地，所述步骤(1)中，所述含锂盐的饱和有机溶剂中的锂盐为硝酸锂或醋酸锂。
[0010]上述方案中，选用硝酸锂或醋酸锂作为锂盐，能溶于有机溶剂中，有利于锂离子的扩散，进而有利于后期材料的修复。
[0011]进一步地，所述步骤(1)中，所述含锂盐的饱和有机溶剂中的有机溶剂为甲醇、乙醇或丙酮。
[0012]上述方案中，基于成本和环保性的考虑，选用甲醇、乙醇或丙酮作为有机溶剂。
[0013]进一步地，球磨后的废锂离子电池三元正极材料和所述含锂盐的饱和有机溶剂的固液比为1g：(8
‑
50)mL。
[0014]上述方案中，将球磨后的废锂离子电池三元正极材料和所述含锂盐的饱和有机溶剂的固液比限定在合理的范围值内，有利于材料的修复。
[0015]进一步地，所述步骤(2)中，搅拌反应的温度为100℃
‑
160℃，时间为5h
‑
40h。
[0016]上述方案中，通过将搅拌反应的温度和时间限定在合理的范围值内，有利于材料的充分修复。
[0017]进一步地，所述步骤(3)中，烧结的氛围为氧气氛围，温度为650℃
‑
900℃，时间为8h
‑
12h。
[0018]上述方案中，通过对烧结氛围、温度和时间做合理的限定，有利于材料的充分修复，同时高温烧结过程使得铝等材料进入晶格，使得材料结构得到强化。
[0019]进一步地，所述步骤(3)中，所述固体物和所述碳酸锂的重量比为(5
‑
15):1，优选为10:1。
[0020]上述方案中，通过将固体物和碳酸锂的重量比限定在合理的范围值内，有利于材料的充分修复，也有利于材料表面氧缺陷的修复。
[0021]进一步地，所述步骤(3)中，球磨后的废锂离子电池三元正极材料的粒径为1μm
‑
10μm。
[0022]上述方案中，通过将球磨后的废锂离子电池三元正极材料的粒径限定在合理的范围值内，球磨后的废锂离子电池三元正极材料与含锂盐的饱和有机溶剂的充分混合接触，更有利于后续材料的修复。
[0023]本专利技术一种废锂离子电池三元正极材料的修复方法利用锂离子在甲醇、乙醇或丙酮等有机溶剂中的高扩散性，无需精确计算废锂离子电池三元正极材料中的锂缺失含量，在低温低压条件下使得废锂离子电池三元正极材料的锂元素含量得到恢复，并且修复后的材料表面氧缺陷消失，修复后三元正极材料的扩散动力学更好，修复后的三元正极材料的电化学性能更佳。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术
描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例1得到的新的三元正极材料的TEM图；
[0026]图2为本专利技术实施例1得到的新的三元正极材料的HRTEM图；
[0027]图3为本专利技术对比例2未进行溶剂热法修复时废三元正极材料的TEM图；
[0028]图4为本专利技术实施例1和2得到的新的三元正极材料的充放电曲线图；
[0029]图5为本专利技术实施例1和2得到的新的三元正极材料的循环性能测试图；
[0030]图6为本专利技术对比例1固态烧结法修复后的三元正极材料的充放电曲线图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]实施例1
[0033]本实施例提供一种废锂离子电池三元正极材料的修复方法，包括如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废锂离子电池三元正极材料的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：将废锂离子电池三元正极材料从电池正极片上剥离后进行球磨；配置含锂盐的饱和有机溶剂；步骤(2)：将配置的所述含锂盐的饱和有机溶剂和球磨后的废锂离子电池三元正极材料混合后放入密闭反应釜中搅拌反应得到反应物；将所述反应物过滤得到固体物；步骤(3)：将过滤得到的所述固体物和碳酸锂混合后烧结，得到新的三元正极材料。2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述含锂盐的饱和有机溶剂中的锂盐为硝酸锂或醋酸锂。3.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述含锂盐的饱和有机溶剂中的有机溶剂为甲醇、乙醇或丙酮。4.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，球磨后的废锂离子电池三元正极材料和所述含锂盐的饱和有机溶剂的固液比为1g：(8
‑
50)...

【专利技术属性】
技术研发人员：周嘉辉，徐盛明，周夏，喻文昊，胡杰辉，尚振，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：