一种废旧锂离子电池正极材料的再生方法技术

本发明专利技术提供了一种废旧锂离子电池正极材料的再生方法，属于锂离子电池领域。所述方法包括以下步骤：(1)将废旧正极材料粉末与NaCl

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池正极材料的再生方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种废旧锂离子电池正极材料的再生方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池因高能量密度和长循环寿命，被广泛地应用于便携式电子产品和电动汽车中。锂离子电池的使用寿命大概为5
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10年，而未来五年的锂离子电池产量预计将达到每年几百GWh。因此，随着大量的锂离子电池退役，锂离子电池的回收问题迫在眉睫。
[0003]目前锂离子电池回收的主流方法为火法冶金法和湿法冶金法。然而，火法冶金需要极高温度的烧结和复杂的提纯过程，湿法冶金需要腐蚀性酸液将金属元素溶出后逐步沉淀。这两种方法能耗大，步骤复杂，环境污染严重。因此，相关技术中提出了直接再生法用于回收正极材料，直接再生法摒弃了火法冶金和湿法冶金中完全破坏正极材料颗粒结构的做法，而是通过物理方法直接将正极材料从废旧锂离子电池中分离出来，然后对衰减后的正极材料进行处理。
[0004]直接再生法回收正极材料的过程中需要补充锂源，一种方法是添加碳酸锂、氢氧化锂等锂盐进行固相烧结补锂；另一种方法是通过添加锂盐溶液进行水热补锂。但是，固相烧结补锂往往不能充分浸润正极材料颗粒，均一性较差；水热补锂则需要在高压反应釜中反应，危险性大，不适合工业化推广。因此，相关技术中又提出了一种熔盐法用于直接再生废旧锂离子电池正极材料，当熔盐以特定比例混合加热时，具有较低的共晶点，熔盐的熔点比各个盐组分的熔点更低，可以实现在较低的温度下熔化，使反应条件更温和。
[0005]但相关技术中公开的用于直接再生废旧锂离子电池正极材料的熔盐法基本需要在400℃以上完成活化修复，能耗较高，且获得的再生正极材料的放电比容量可能较低，因此，需要继续研究，开发出一种废旧锂离子电池正极材料的再生方法，方法利用熔盐法进行，熔盐能够在更低的温度下浸润正极材料颗粒，实现废旧正极材料工业规模的补锂再生，再生过程中能耗相对较低，同时获得的再生正极材料的放电比容量相对于相关技术中公开的其他补锂方法也有所提升。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种废旧锂离子电池正极材料的再生方法，该方法能耗相对较低，且获得的再生正极材料放电比容量也较高。
[0007]本专利技术实施例提供了一种废旧锂离子电池正极材料的再生方法，包括以下步骤：
[0008](1)将废旧正极材料粉末与NaCl
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LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐混合获得混合物料，NaCl
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LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的共晶点为194.33
ꢀ‑
217.44℃；
[0009](2)将混合物料在高于NaCl
‑
LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的共晶点且低于400℃条件下煅烧进行补锂，获得半成品正极材料；
[0010](3)将半成品正极材料于氧气气氛中煅烧，获得再生正极材料，再生正极材料中锂元素和有价金属元素总和的摩尔比为(1.01
‑
1.05)：1。
[0011]本专利技术实施例的废旧锂离子电池正极材料的再生方法带来的优点和技术效果为：
[0012](1)NaCl
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LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐体系具有较低的共晶点，只要在高于NaCl
‑
LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的共晶点下处理废旧正极材料粉末，然后在氧气条件下热处理，便能够实现重塑正极材料晶体结构的目的，可以使修复温度低于400℃；
[0013](2)三元熔盐法具有较低的共晶点，使步骤(2)补锂过程反应条件更温和，且能使正极材料具有更低的密度和更大的体积，可以减少混合所需的锂盐量，生成的副产物也容易去除；
[0014](3)再生正极材料中锂元素和有价金属元素总和的摩尔比为(1.01
‑
1.05)：1，再生正极材料首次放电比容量和在各倍率下的放电比容量均较高。
[0015]在一些实施例中，以NaCl
‑
LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的总质量为100wt％计，NaCl的含量为3.900wt％
‑
7.525wt％，LiNO3的含量为57.382wt％
‑
79.296wt％，KCl的含量为13.178wt％
‑
38.718wt％。
[0016]在一些实施例中，以NaCl
‑
LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的总质量为100wt％计，NaCl的含量为3.900wt％
‑
5.000wt％，LiNO3的含量为57.382wt％
‑
59.000wt％，KCl的含量为36.000wt％
‑
38.718wt％。
[0017]在一些实施例中，所述废旧正极材料粉末为废旧镍钴锰酸锂正极材料粉末，有价金属元素为镍钴锰元素。
[0018]在一些实施例中，步骤(1)中，将废旧正极材料粉末与NaCl
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LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐混合后，进行研磨。
[0019]在一些实施例中，步骤(1)中，加入溶剂进行研磨，然后干燥，所述溶剂包括乙醇、乙二醇、去离子水中的至少一种。
[0020]在一些实施例中，步骤(2)中，在高于NaCl
‑
LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的共晶点且小于等于300℃条件下煅烧5
‑
8h。
[0021]在一些实施例中，步骤(3)中，在800
‑
900℃条件下煅烧6
‑
12h。
[0022]在一些实施例中，步骤(1)之前，还包括废旧正极材料预处理步骤：将废旧锂离子电池进行放电、拆解、破碎，得到废旧正极极片，用碱液溶解所述废旧正极极片，干燥后，在600
‑
800℃条件下煅烧3
‑
5h，获得废旧正极材料粉末。
[0023]在一些实施例中，步骤(1)中，NaCl
‑
LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的用量的计算方式包括：先采用消解试剂消解废旧正极材料，然后测试废旧正极材料粉末中的金属元素浓度，再与锂元素和有价金属元素总和的摩尔比目标值(1.01
‑
1.05)：1进行比较，计算出需要添加的NaCl
‑
LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的用量。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例的NaCl
‑
LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的相图。
具体实施方式
[0025]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考
附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]下面结合实施例和本文档来自技高网...

【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的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧正极材料粉末与NaCl
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LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐混合获得混合物料，所述NaCl
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LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的共晶点为194.33
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217.44℃；(2)将所述混合物料在高于所述NaCl
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LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的共晶点且低于400℃条件下煅烧进行补锂，获得半成品正极材料；(3)将所述半成品正极材料于氧气气氛中煅烧，获得再生正极材料，所述再生正极材料中锂元素和有价金属元素总和的摩尔比为(1.01
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1.05)：1。2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池正极材料的再生方法，其特征在于，以所述NaCl
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LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的总质量为100wt％计，NaCl的含量为3.900wt％
‑
7.525wt％，LiNO3的含量为57.382wt％
‑
79.296wt％，KCl的含量为13.178wt％
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38.718wt％。3.根据权利要求2所述的废旧锂离子电池正极材料的再生方法，其特征在于，以所述NaCl
‑
LiNO3‑
KCl三元共晶熔盐的总质量为100wt％计，NaCl的含量为3.900wt％
‑
5.000wt％，LiNO3的含量为57.382wt％
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59.000wt％，KCl的含量为36.000wt％
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38.718wt％。4.根据权利要求1或2所述的废旧锂离子电池正极材料的再生方法，其特征在于，所述废旧正极材料粉末为废旧镍钴锰酸锂正极材料粉末，所述有价金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩珊珊，
申请(专利权)人：北京车和家汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：