【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料的，尤其涉及一种退役锂电池正极材料的回收再利用方法。
技术介绍
1、随着科技的不断发展，锂电池得以越来越广泛的应用。然而受制于锂电池的使用寿命，退役或其他原因而产生的退役锂电池日益增多。退役锂电池，尤其是镍钴锰(ncm)三元锂电池中含有大量锂、镍、钴、锰等不可再生金属，处置不当不仅会造成环境污染，同时也造成大量的资源浪费。因此回收利用这些金属具有至关重要的意义。
2、对退役锂电池正极材料回收并制备氧催化剂同时应用于锌空气复合电池领域，现有技术尚未见报道。尽管现有技术中提出了很多对退役锂电池材料进行回收利用的方法。但总的来说，现有技术对退役锂电池材料进行简单的酸浸处理虽然可以提高其比表面积，但是其对oer、orr性能的提高并不理想；另外，室温酸浸处理对于废锂电池中锂的选择性回收效率过低，且回收过程过于繁琐，并无法作为氧催化剂的前驱体。
技术实现思路
1、鉴于上述技术的不足之处，本专利技术提供了一种退役锂电池正极材料的回收再利用方法，以解决现有退役锂电池正极材料回收效率低，对催化剂orr活性和oer活性提高不理想及循环稳定性差等问题。
2、为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种退役锂电池正极材料的回收再利用方法，所述回收再利用方法包括以下步骤：
4、s1：将经过预处理操作的退役锂电池正极材料(通式为lini1-x-ycoxmnyo2，x+y+z＝1,简写为lncmo)与一定量的硫化活性剂在惰性气氛下进
5、s2：将步骤s1得到的多相金属硫化物浸入去离子水中，经固液分离后，固相干燥后得到双功能氧催化剂，液相得到锂元素回收的浸出液。
6、优选地，所述硫化活性剂为硫脲、氨基硫脲、硫粉、半胱酰胺中的至少一种。
7、优选地，步骤s1中，所述预处理操作包括酸浸处理，所述酸浸处理方法为：取一定量退役锂电池正极材料加入到高浓度的强酸溶液进行酸浸处理，搅拌混合均匀，离心洗涤至中性后，得到浸出渣和锂元素回收的浸出液。本专利技术通过酸浸处理使块状lini1-x-ycoxmnyo2材料获得了亚稳li1-z-vhvni1-x-ycoxmnyo2纳米片，从而增大了退役锂电池正极材料的比表面积。
8、优选地，所述高浓度的强酸溶液为h+摩尔浓度大于5mol/l的硫酸、硝酸或盐酸溶液中的至少一种。
9、优选地，步骤s1中，所述预处理操作还包括高温退火处理，所述高温退火处理方法为：将酸浸处理后的退役锂电池正极材料浸出渣放入高温炉中，进行高温退火处理，所述高温退火处理的操作温度为550～650℃，操作时间为1～3h。本专利技术酸浸处理使得li从三元材料中脱出，进一步的退火处理导致晶体结构发生改变，分层明显，有利于后续的硫化处理。
10、优选地，所述回收再利用方法还包括步骤s3：收集步骤s2得到的锂元素浸出液与酸浸处理后得到的锂元素浸出液，混合均匀后，通入过量co2，制备得到li2co3，蒸干溶液实现li的回收。
11、优选地，所述退役锂电池正极材料为退役的镍钴锰三元锂电池正极材料。
12、优选地，所述镍钴锰三元锂电池正极材料为lini0.8co0.1mn0.1o2、lini0.5co0.2mn0.3o2、lini1/3co1/3mn1/3o2中的至少一种。
13、优选地，所述退役锂电池正极材料和硫化活性剂的质量比为1：4～8。
14、优选地，所述硫化操作的操作方式为：将经过预处理操作的退役锂电池正极材料与硫脲粉末分别置于两个不同的陶瓷舟内，并沿惰性气体在管式炉内的进出气方向，将前驱体放置在靠近管式炉进气端，硫化活性剂粉末放置在靠近管式炉出气端，调节管式炉的进气速度为25～35ml·min-1，控制升温速度为2～4℃·min-1，升温至350～500℃并保温1～3h后进行自然冷却。本专利技术在无氧的氛围中硫化可以使样品晶格中的氧原子被s原子代替从而增加氧空位，同时样品中的mn、co、ni元素可与s元素结合生成硫化物来增强样品的orr/oer催化活性。
15、优选地，所述硫化处理的操作温度为450℃，所述氧催化剂的δe小于0.8v；相较于同样条件下未硫化的氧催化剂，其δe性能提升大于300mv。
16、本专利技术通过对退役锂电池正极材料的酸浸处理回收，并结合硫化处理提高了li的选择性浸出效率，制备了ncm基金属硫化物的双功能氧催化剂，以此催化剂为阴极的锌空气复合电池(zabs)展出较高的充放电效率以及260小时以上平稳运行的稳定性。
17、本专利技术的另外一方面是提供一种锌空气复合电池，以解决现有以退役锂电池正极为基料制备的氧催化剂无法同时满足锌空气复合电池对orr和oer高活性性能要求的问题。具体地说，本申请提供的锌空气复合电池包括阴极和阳极；所述阴极应用如上述的以退役锂电池正极为基料制备氧催化剂并回收锂的方法制备得到的氧催化剂作为阴极原料，将所述氧催化剂与碳粉按质量比1：1配制成浆料，然后将浆料均匀负载在泡沫镍上，即可得到锌空气复合电池的阴极。
18、本专利技术的有益效果：
19、本专利技术退役锂电池正极材料的回收再利用方法，通过两步选择性回收的方法，提高了锂的回收效率，总回收率可达98％；其不仅操作简单，而且氧催化剂的制备无需添加额外贵金属材料，制备成本相对较低。
20、本专利技术制备得到的氧催化剂，兼具良好的orr活性和oer活性，相较于同样条件下未硫化的氧催化剂，其样品δe性能提升超10％；可用于析氧反应以及作为电解海水制氢、电解水制氢、燃料电池、超级电容器、金属-空气电池等的电极材料，尤其在锌空气复合电池中的应用，具有广阔的发展前景。
21、本专利技术首次将退役锂电池正极材料优化应用于锌空气复合电池中，以氧催化剂lncmo-h+-450℃为阴极材料所制备的锌空气复合电池功率密度达到309mw·cm-2循环效率为75％，具有超280小时优异的充放电循环稳定性。
22、总的来说，本专利技术对退役锂电池正极材料的回收利用，既缓解了废锂电池对环境的污染问题，也将废锂电池中丰富的金属元素重新利用起来，产生良好的经济效益。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述回收再利用方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述硫化活性剂为硫脲、氨基硫脲、硫粉、半胱酰胺中的至少一种。
3.如权利要求1所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，步骤S1中，所述预处理操作包括酸浸处理，所述酸浸处理方法为：取一定量退役锂电池正极材料加入到高浓度的强酸溶液进行酸浸处理，搅拌混合均匀，离心洗涤至中性后，得到浸出渣和锂元素回收的浸出液。
4.如权利要求2所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述高浓度的强酸溶液为H+摩尔浓度大于5mol/L的硫酸、硝酸或盐酸溶液中的至少一种。
5.如权利要求1所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，步骤S1中，所述预处理操作还包括高温退火处理，所述高温退火处理方法为：将酸浸处理后的退役锂电池正极材料浸出渣放入高温炉中，进行高温退火处理，所述高温退火处理的操作温度为550～650℃。
6.如权利要求1所述的退役锂电池正极材
7.如权利要求1所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述退役锂电池正极材料为退役的镍钴锰三元锂电池正极材料。
8.如权利要求7所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述镍钴锰三元锂电池正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中的至少一种。
9.如权利要求1所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述硫化操作的操作方式为：将经过预处理操作的退役锂电池正极材料与硫脲粉末分别置于两个不同的陶瓷舟内，并沿惰性气体在管式炉内的进出气方向，将前驱体放置在靠近管式炉进气端，硫化活性剂粉末放置在靠近管式炉出气端，调节管式炉的进气速度为25～35ml·min-1，控制升温速度为2～4℃·min-1，升温至450±10℃并保温1～3h后进行自然冷却。
10.如权利要求1所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述氧催化剂的ΔE性能，相较于同样条件下未硫化的氧催化剂，其ΔE性能提升大于10％。
...【技术特征摘要】
1.一种退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述回收再利用方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述硫化活性剂为硫脲、氨基硫脲、硫粉、半胱酰胺中的至少一种。
3.如权利要求1所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，步骤s1中，所述预处理操作包括酸浸处理，所述酸浸处理方法为：取一定量退役锂电池正极材料加入到高浓度的强酸溶液进行酸浸处理，搅拌混合均匀，离心洗涤至中性后，得到浸出渣和锂元素回收的浸出液。
4.如权利要求2所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述高浓度的强酸溶液为h+摩尔浓度大于5mol/l的硫酸、硝酸或盐酸溶液中的至少一种。
5.如权利要求1所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，步骤s1中，所述预处理操作还包括高温退火处理，所述高温退火处理方法为：将酸浸处理后的退役锂电池正极材料浸出渣放入高温炉中，进行高温退火处理，所述高温退火处理的操作温度为550～650℃。
6.如权利要求1所述的退役锂电池正极材料的回收再利用方法，其特征在于，所述回收再利用方法还包括步骤s3：收集步骤s2得到的锂元素浸出液...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。