【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废旧离子电池回收，具体涉及一种失效锂(钠)离子电池正极活性材料的化学回收修复方法。
技术介绍
1、锂离子电池在消费电子、电动汽车和智能电网中的成功商业化刺激了锂离子电池在过去几十年的飞速发展。而考虑到锂离子电池的平均寿命为5-7年，现在每年都有数量巨大的锂离子电池被丢弃，而锂离子电池中有许多有害物质，会对环境和人体产生巨大危害。另外，虽然废旧锂离子电池属于严重污染类固体废物，但同时含有大量有价值的储能材料。而正极材料是属于锂离子电池中含量最多的一部分，合理的回收处理能够降低对环境的危害，并且能够节约资源，提高资源利用率。同样的，钠离子电池也面临着相似的境地。
2、目前，退役锂离子电池正极材料的回收技术主要包括火法、湿法以及直接再生方法。火法冶金回收需要在高温(>1400℃)加热条件下处理正极材料，最终生成含有各种金属的炉渣合金化合物，这不仅需要较为苛刻的条件、并产生较高的能量需求，同时还需要进一步的提取出单一的金属化合物，更进一步造成步骤的繁琐和大量的能量消耗。而湿法冶金往往需要采用酸浸来溶解正极材料替代高温还原过程，通过沉淀、离子交换或电沉积在较低温度下取得有价值的单一金属。由于浸出过程中液固比高导致产生大量需要进一步处理的废水，另外酸、还原剂、沉淀剂等试剂的广泛使用也增加了整个回收过程的成本和物资的损耗。所以湿法和火法冶金回收方法都有着高能耗、高污染、低回收率的问题，不符合绿色、经济的工业发展路线。因此，需要开发一种步骤少、成本低的降解正极材料回收工艺。
3、最新发展的直接回收技术
4、目前，研究人员已经开发了多种废旧锂离子电池正极材料的直接再生方法。例如，专利cn116683079a公开了一种废弃三元正极材料的直接回收方法。该方法首先将废弃正极材料、锂源和复合助溶剂混合，然后进行两步热处理，从而得到单晶正极材料。该方案首先需要知道废弃正极材料缺失的元素含量，然后精确给出锂源比例，最终在长时间高温下处理得到回收的正极材料。这样不仅难以精确控制锂源的投入量，而且长时间的高温处理也对设备有着较大的要求，难以在大规模商业化上应用。专利cn115193889a公开了一种回收废旧磷酸铁锂电池活性材料的方法。该方案是直接回收磷酸铁锂材料的一种方式，首先破碎电芯获得废旧的正负极粉料，然后将正负极粉料在高温下热处理得到回收后的活性材料。虽然回收方式较为简单，且正负极能够同时回收。但是该方案需要将活性材料剥离破碎，前处理较为复杂，并且需要碱性溶液浸泡和长时间的高温再结晶处理，这会产生高能耗和环境污染。专利cn115974040a公开了一种废旧锂离子电池正极活性材料再生处理方法。该方法首先对废电极材料高温除碳处理，然后加入锂源和还原剂进行水热处理，洗涤干燥后再高温煅烧制得到再生的正极材料。该方法需要在高压环境下再锂化，而且之后还需要长时间的高温煅烧结晶工艺。总体工艺较复杂操作困难，且体系呈现酸性，会对环境有一定影响。
5、所以目前的直接再生技术虽然有着相对湿法、火法冶金来说的绿色经济的优势，但是在回收过程中还是有着一定的高额能耗和较为复杂的修复过程等难点。所以为了能够进一步降低能耗和简化回收过程，本专利技术提出一种能够在低温常压下进行直接回收废旧锂(钠)离子电池活性材料的方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的简便化学修复方法。该方法不需要像湿法冶金和火法冶金那样将材料的结构破坏，也不需要高温高压的较为苛刻的回收条件，是一种新型的直接回收方式。该方法采用的直接回收手段是利用了低共熔溶剂des，且避免了低共熔溶剂传统的回收方式(湿法冶金浸出有价值金属)，只需要将废旧正极材料混入低共熔溶剂中低温加热搅拌就能够修复，能够更大限度发挥出直接回收锂(钠)离子电池活性材料的优势。
2、本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
3、一种直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，包括以下步骤：
4、步骤一：将废旧离子电池经放电、拆解、分拣后分离出正极粉料；
5、步骤二：配置des溶剂：将物质a与有机酸混合，在一定温度下搅拌；所述物质a选自多元醇锂、多元醇钠的至少一种；
6、步骤三：反应修复：将步骤一的正极粉料放入步骤二的des溶剂中，加热反应，反应结束后经后处理得到修复后的正极材料。
7、现有技术中，虽然公开了废旧锂离子电池活性材料进行各种修复的方案，但是根据诸多实验的结果，许多修复的方式繁琐且能耗较高，将导致直接回收收益降低和难以扩大规模。
8、基于上述技术方案，通过步骤三的化学修复方式，可以在较低的温度下重新补锂并且可以在任何氛围下反应，并不需要高温反应，即能够对材料进行修复，提升材料的性能。
9、优选的，所述步骤一中，电池的放电、拆解、分拣、分离包括：将废旧离子电池完全放电后，拆解电池分拣出正负极极片，清洗正负极极片，并分离出正极粉料。
10、优选的，所述步骤一中，废旧离子电池选自废旧锂离子电池和废旧钠离子电池的至少一种。
11、优选的，所述步骤一中，正极粉料选自磷酸铁锂，钴酸锂，三元镍钴锰，磷酸钒锂，富锂锰基材料，锰酸锂，磷酸锰铁锂，磷酸钒钠，磷酸铁钠，普鲁士蓝类似物中的至少一种；更优选为磷酸铁锂。
12、优选的，所述步骤二中物质a与有机酸混合后搅拌至澄清无沉淀，含有无法溶解的杂质可通过过滤去除。
13、优选的，所述步骤二中所用的物质a多元醇锂(钠)化合物，是将含金属物质放入多元醇中加热溶解得到，其中金属选自锂和钠的至少一种。更优选的，所述的含金属物质选自废旧离子电池的负极片、锂粉、锂片、废锂片、钠块、废钠片等各种含金属锂(钠)物质的至少一种。更优选的，加热温度为50℃，时间12-48h，搅拌速率为不低于1500r/min。更优选金属物质过量放入多元醇中进行溶解，溶解后可以经过滤去除不溶物。
14、优选的，所述步骤二中多元醇选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、异丙醇、山梨醇中的至少一种。
15、优选的，所述步骤二中有机酸选自抗坏血酸、柠檬酸、酒石酸、草酸、苯甲磺酸、水杨酸、乙酸中的至少一种。
16、优选的，所述步骤二中物质a与有机酸以摩尔比4-15：1混合，温度为30-80℃，时间为3-48h。更优选搅拌速度为300-1000r/min。
17、优选的，所述步骤三中所述的正极粉料修复过程，将正极粉料与des溶剂按质量比1：10-30混合，置于加热搅拌台上搅拌；更优选反应时间为1～30h，温度为60本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述步骤一中，正极粉料选自磷酸铁锂，钴酸锂，三元镍钴锰，磷酸钒锂，富锂锰基材料，锰酸锂，磷酸锰铁锂，磷酸钒钠，磷酸铁钠，普鲁士蓝类似物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述步骤二中所用的物质A多元醇锂(钠)化合物，是将含金属物质放入多元醇中加热溶解得到，其中金属选自锂和钠的至少一种。
4.根据权利要求3所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述的含金属物质选自废旧离子电池的负极片、锂粉、锂片、废锂片、钠块、废钠片等各种含金属锂(钠)物质的至少一种。
5.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述步骤二中多元醇选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、异丙醇、山梨醇中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其
7.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述步骤二中物质A与有机酸以摩尔比4-15：1混合，反应温度为30-80℃，时间为3-48h。
8.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述步骤三中正极粉料与DES溶剂质量比1：10-30。
9.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述步骤三中反应时间为1～30h，温度为60-200℃。
10.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，修复后的正极粉料可直接用于重新组装电池。
...【技术特征摘要】
1.一种直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述步骤一中，正极粉料选自磷酸铁锂，钴酸锂，三元镍钴锰，磷酸钒锂，富锂锰基材料，锰酸锂，磷酸锰铁锂，磷酸钒钠，磷酸铁钠，普鲁士蓝类似物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述步骤二中所用的物质a多元醇锂(钠)化合物，是将含金属物质放入多元醇中加热溶解得到，其中金属选自锂和钠的至少一种。
4.根据权利要求3所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述的含金属物质选自废旧离子电池的负极片、锂粉、锂片、废锂片、钠块、废钠片等各种含金属锂(钠)物质的至少一种。
5.根据权利要求1所述的直接回收废旧锂(钠)离子电池正极材料的方法，其特征在于，所述步骤二中多元醇选自乙二醇、...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘铁峰，张振，陶新永，王垚，万光英，陈俊毅，罗剑敏，刘育京，佴建威，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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