从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法，包括如下步骤：将废旧的三元锂离子电池完全放电后，通过拆卸并分离获得正极片，将正极片置于碱性溶液中超声辅助脱离铝箔，然后依次进行离心、洗涤和干燥后得到正极活性物质，再将正极活性物质进行高温煅烧除去杂质获得三元正极粉末；将三元正极粉末进行研磨后加入酸和还原剂混合液中，加热搅拌并进行过滤获得酸浸液；在酸浸液中加入对应的金属盐和氨水以调节金属元素摩尔比和反应过程中的PH值，对上述溶液持续加热直至水分完全蒸发生产凝胶，再将干燥后的凝胶煅烧后得到三元正极材料。煅烧后得到三元正极材料。煅烧后得到三元正极材料。

【技术实现步骤摘要】
从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂离子电池回收再利用领域，尤其涉及一种从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子电池(LIBs)产业蓬勃发展，方兴未艾。得益于电压高、能量密度高、循环性能好等优点，锂离子电池已广泛应用于移动智能终端、小型电动设备、电网储能以及电动汽车等领域。随着下游产业，尤其是动力电池行业，对电池质和量的需求上的不断提高，锂离子电池成为了当前研究热点之一，其产量也逐年增长。据统计，仅2022年，我国生产的锂离子电池多达157.2亿只。相应地，广泛的应用产生了大量的退役锂离子电池。据估测，2023年，仅在我国将会累积产生50万吨退役锂离子电池；在2017
‑
2030年期间，全球范围内预计将产生超过1100万吨退役锂离子电池。
[0003]废旧锂离子电池具有突出的资源特性，富含锂(Li)、钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)和铜(Cu)等金属元素，是重要的有价金属矿藏，而正极材料中这些金属含量可占整个电芯总质量的50％，尤其是Li(1.9％)、Ni(12.1％)、Co(2.3％)、铜(13.3％)等元素含量远高于金属矿石。我国为贫锂国家，锂资源重度依赖进口，同时Ni、Mn、Co等资源的大量消耗也使得锂离子电池无法满足我国在动力电池和大规模储能方面的战略布局。除此之外，锂离子电池中含有含氟无机电解质和有机粘结剂，如若回收方法不妥当，会对环境造成严重的污染。
[0004]因此，锂离子电池的回收利用具有重要的经济和环保意义。如何高效、清洁、低成本地回收利用LIBs，特别是其中的正极材料，己经成为了目前人类社会面临的重要能源、资源和环境问题之一。

技术实现思路

[0005]本方案针对上文提出的问题和需求，提出一种从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法，由于采取了如下技术特征而能够实现上述技术目的，并带来其他多项技术效果。
[0006]本专利技术的目的在于提出一种从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法，包括如下步骤：
[0007]S10：预处理，将废旧的三元锂离子电池完全放电后，通过拆卸并分离获得正极片，将正极片置于碱性溶液中超声辅助脱离铝箔，然后依次进行离心、洗涤和干燥后得到正极活性物质，再将正极活性物质进行高温煅烧除去杂质获得三元正极粉末；
[0008]S20：酸浸，将三元正极粉末进行研磨后加入酸和还原剂混合液中，加热搅拌并进行过滤获得酸浸液；
[0009]S30：正极材料再生，在酸浸液中加入对应的金属盐和氨水以调节金属元素摩尔比和反应过程中的PH值，对上述溶液持续加热直至水分完全蒸发生产凝胶，再将干燥后的凝胶煅烧后得到三元正极材料。
[0010]另外，根据本专利技术的从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法，还可以具有如下技术特征：
[0011]在本专利技术的一个示例中，在所述步骤S10中，将正极活性物质放置在马弗炉中煅烧，煅烧温度为550
‑
650℃，煅烧时间为3
‑
7h,升温速率为3
‑
10℃/min。
[0012]在本专利技术的一个示例中，在步骤S20中，有机酸包括柠檬酸、苹果酸、酒石酸、水杨酸和抗坏血酸；无机酸包括盐酸、硝酸和硫酸；还原剂包括D
‑
葡萄糖、过氧化氢溶液和硫代硫酸钠。
[0013]在本专利技术的一个示例中，所述有机酸为柠檬酸，所述还原剂为D
‑
葡萄糖，其中，所述柠檬酸浓度为1
‑
2mol/L，D
‑
葡萄糖浓度为0.5
‑
1g/g，固液比为25
‑
50g/L。
[0014]在本专利技术的一个示例中，在所述步骤S20中，对加入柠檬酸和D
‑
葡萄糖混合液后的溶液进行加热的温度为70
‑
90℃，加热时间为2
‑
8h。
[0015]在本专利技术的一个示例中，在所述步骤S30中，所述金属盐包括乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴和乙酸锰。
[0016]在本专利技术的一个示例中，在所述步骤S30中，在加入金属液之后的混合液的摩尔比为Li
+
:M＝1.05
‑
1.1，其中，M为Ni
2+
，Co
2+
，Mn
2+
的摩尔数总和。
[0017]在本专利技术的一个示例中，在步骤S30中，通过氨水调节酸浸液的PH值为7
‑
8。
[0018]在本专利技术的一个示例中，在所述步骤S30中，将干燥后的凝胶煅烧包括：对凝胶进行预煅烧，其中，预煅烧温度400℃
‑
500℃，煅烧时间为4h
‑
6h,升温速率为2
‑
4℃/min。
[0019]在本专利技术的一个示例中，在所述步骤S30中，将干燥后的凝胶煅烧还包括：对凝胶进行二次煅烧，其中，二次煅烧温度800℃
‑
900℃，煅烧时间为12h
‑
15h,升温速率为2
‑
4℃/min。
[0020]下文中将结合附图对实施本专利技术的最优实施例进行更加详尽的描述，以便能容易理解本专利技术的特征和优点。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下文中将对本专利技术实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本专利技术的一些实施例，而非将本专利技术的全部实施例限制于此。
[0022]图1为根据本专利技术实施例的从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法的流程图；
[0023]图2为根据本专利技术实施例的再生正极材料Li(Ni
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
)O2的XRD图；
[0024]图3为根据本专利技术实施例的再生正极材料Li(Ni
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
)O2的SEM图；
[0025]图4为根据本专利技术实施例的再生正极材料Li(Ni
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
)O2的CV图；
[0026]图5为根据本专利技术实施例的再生正极材料Li(Ni
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
)O2的循环性能曲线图。
具体实施方式
[0027]为了使得本专利技术的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本专利技术具体实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的
附图标记代表相同部件。需要说明的是，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：S10：预处理，将废旧的三元锂离子电池完全放电后，通过拆卸并分离获得正极片，将正极片置于碱性溶液中超声辅助脱离铝箔，然后依次进行离心、洗涤和干燥后得到正极活性物质，再将正极活性物质进行高温煅烧除去杂质获得三元正极粉末；S20：酸浸，将三元正极粉末进行研磨后加入酸和还原剂混合液中，加热搅拌并进行过滤获得酸浸液；S30：正极材料再生，在酸浸液中加入对应的金属盐和氨水以调节金属元素摩尔比和反应过程中的PH值，对上述溶液持续加热直至水分完全蒸发生产凝胶，再将干燥后的凝胶煅烧后得到三元正极材料。2.根据权利要求1所述的从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法，其特征在于，在所述步骤S10中，将正极活性物质放置在马弗炉中煅烧，煅烧温度为550
‑
650℃，煅烧时间为3
‑
7h,升温速率为3
‑
10℃/min。3.根据权利要求1所述的从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法，其特征在于，在步骤S20中，有机酸包括柠檬酸、苹果酸、酒石酸、水杨酸和抗坏血酸；无机酸包括盐酸、硝酸和硫酸；还原剂包括过D
‑
葡萄糖、过氧化氢溶液和硫代硫酸钠。4.根据权利要求3所述的从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极材料的方法，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸，所述还原剂为D
‑
葡萄糖，其中，所述柠檬酸浓度为1
‑
2mo l/L，D
‑
葡萄糖浓度为0.5
‑
1g/g，固液比为25
‑
50g/L。5.根据权利要求4所述的从废旧三元锂离子电池浸出液中再生三元正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹阳，张翔，徐子涵，尹青，李泳志，隋艳伟，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：