【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三元电池的，尤其是涉及一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法。
技术介绍
1、近10年以来，中国新能源汽车行业取得了飞速发展。锂电池按其正极材料不同主要分为磷酸铁锂电池和三元锂电池，而三元锂电池因其能量密度高，寿命长等优点，已成为新能源汽车电池的主流。但由于电池寿命有限，也伴随着大量的废旧电池产生，最早进入市场的新能源汽车目前已经进入电池退役阶段，并且在今后几年退役电池数量还会急剧增加。根据市场研究预测，到2020年我国车用锂电池报废量将达32gwh，报废电池折算为质量将达到约50万吨；到2030年，车用锂电池报废量将达300gwh，报废锂电池量约300万吨。
2、在三元锂电池中，正极片通常是由正极材料、铝箔集流体和粘结剂组成，在正极极片中，正极材料作为其核心组成，含有战略稀缺资源-锂、钴等，它的成本约占整个电池的40％左右；三元锂电池报废后，若不对其加以回收利用，不仅对资源造成极大的浪费，还会造成生态环境的污染，从而限制新能源汽车工业的可持续发展。因此从废旧三元锂电池中提取镍、钴、锰、锂等金属，既可以解决原材料供应问题，又能为社会创造巨大的利益。
3、目前，三元电池的回收大多是湿法回收正极，回收正极中的有价金属(镍、钴、锰、锂等)，但湿法回收涉及酸浸、化学沉淀步骤，需要使用大量的酸和碱，会对环境造成严重的二次污染。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服三元电池的湿法回收会对环境造成二次污染的缺陷，本专利技术提供了一种不涉及使用化学溶剂、不会
2、第一方面，本专利技术提供的一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法采用如下的技术方案：
3、一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1.对废旧镍钴锰酸锂电池进行预处理，得到镍钴锰酸锂废正极片，所述预处理包括放电、拆解和分选；
5、s2.对所述步骤s1中的镍钴锰酸锂废正极片进行裁剪，置于空气氛围中，在400～600℃下热处理3～5小时，粉碎、分选，得到铝粉和镍钴锰酸锂废料；
6、s3.将所述步骤s2中的镍钴锰酸锂废料与锂盐研磨混合2～5小时，所述锂盐用于补充所述镍钴锰酸锂废料损失的锂元素，然后置于氧气氛围中，在750～950℃下煅烧5～15小时，粉碎、筛分，得到补锂后的镍钴锰酸锂材料；
7、s4.配制100ml体积分数为1％～10％的聚合物溶液，称取100g所述步骤s3中的镍钴锰酸锂材料与所述聚合物溶液混合，并进行搅拌－超声－搅拌2～3h，使聚合物完全包裹住所述镍钴锰酸锂材料的表面，再进行烘干，得到碳包覆镍钴锰酸锂材料前驱体，碳包覆层的厚度控制在15～60nm；
8、s5.对所述步骤s4中的碳包覆镍钴锰酸锂前驱体进行碳化处理，将包覆层的无定形碳链分子转化为稳定结构，最后粉碎、除磁、筛分，得到再生镍钴锰酸锂正极材料。
9、在本专利技术中，废旧镍钴锰酸锂电池在预处理后进行热处理，主要是为了使废旧镍钴锰酸锂电池中的有机粘结剂完全分解，从而使得镍钴锰酸锂材料能够从电极基体上脱落；同时，热处理的过程还可以使镍钴锰酸锂材料的结构得到部分恢复。再进行粉碎、分选，得到铝粉和镍钴锰酸锂废料，得到的铝粉也是一种高价值的回收金属。在废旧电池中，锂元素会随着电池的使用而逐渐损失，因此为了得到具有优良性能的再生镍钴锰酸锂正极材料，本专利技术通过添加锂盐来补充镍钴锰酸锂废料损伤的锂元素，以提高再生镍钴锰酸锂正极材料锂含量；在煅烧的过程中，锂盐会与镍钴锰酸锂废料发生反应，促进镍钴锰酸锂材料的合成和转化，改善镍钴锰酸锂材料的结构和性能，从而提高电池的容量；由于经过热处理后的镍钴锰酸锂废料中可能还残留有一些杂质，因此，本专利技术采用在氧气氛围下进行煅烧，相较于常规工艺的惰性氛围，除了促进再生材料的烧结和晶型转变、提高再生材料的稳定性之外，还可以通过氧化还原反应去除废料中残留的一些杂质，进一步提高镍钴锰酸锂材料的纯度和性能；而将煅烧温度控制在750-950℃的范围内，是为了在保证去除杂质效果的同时，还可以抑制锂盐的过度氧化反应。
10、步骤s4中，向镍钴锰酸锂材料中添加聚合物溶液，是为了引入聚合物来包裹住镍钴锰酸锂材料并形成碳包裹层；一方面，碳包裹可以修复镍钴锰酸锂材料由于多次循环后造成的表面结构损伤，增强镍钴锰酸锂材料的稳定性，减少其在充放电过程中的结构变化，提高镍钴锰酸锂电池的性能；另一方面，碳包裹还可以改善镍钴锰酸锂材料的球形度，提高镍钴锰酸锂材料在加工过程中的流动性和可塑性等，更有利于后续的加工和制备，从而提高电池的性能。本专利技术将碳包覆层的厚度控制在15～60nm是为了提高再生镍钴锰酸锂正极材料的性能，若碳包覆层的厚度过薄，对性能的提升作用不大；过厚则可能会影响再生材料的导电性能和热导率，反而导致性能降低。碳化则可以将镍钴锰酸锂材料的聚合物包覆层的无定形碳链分子转化为稳定结构，并形成硬碳包裹层，可以使镍钴锰酸锂材料的结构更加稳定。
11、本专利技术的再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，修复废旧镍钴锰酸锂材料的缺陷，所获得电池的性能达到了标准镍钴锰酸锂电池的水平，实现了资源回收再利用；且与常规的湿法回收相比，全程不涉及使用化学溶剂，不会对环境造成二次污染。
12、可选的，所述步骤s3中，所述锂盐选自硝酸锂、碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂中的一种。
13、可选的，所述锂盐的加入量占所述镍钴锰酸锂废料的质量1％～5％。
14、通过采用上述技术方案，硝酸锂、碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂等锂盐可以提供锂离子，用于弥补镍钴锰酸锂材料中的锂损失，根据实际镍钴锰酸锂材料的锂元素损失来添加适量的锂盐，以将锂元素含量恢复至标准值，从而有效地改善电池的电化学性能。
15、可选的，所述步骤s4中，所述聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二酯中的一种。
16、通过采用上述技术方案，聚乙烯醇、聚乙二醇和聚对苯二甲酸乙二酯都是高分子聚合物，且拥有较好的水溶性，能够溶于水并形成高粘度的溶液，作为碳源引入，可以有效地包裹住镍钴锰酸锂材料的表面，形成碳包裹层，修复镍钴锰酸锂材料的结构损伤，进一步提高钴锰酸锂材料的性能。
17、可选的，所述步骤s4中，烘干包括以下步骤：
18、将搅拌后的混合液置于300～600℃中，使用喷雾干燥进行烘干。
19、通过采用上述技术方案，采用喷雾干燥可以将混合液中的物质分散成细小颗粒并进行干燥，从而得到粒度均匀、结构稳定的粉末。而在300～600℃下烘干，既可以保证快速烘干，还可以保证镍钴锰酸锂材料前驱体的稳定性和质量。
20、可选的，所述步骤s6中，碳化的温度为600～1000℃；
21、和/或，碳化的升温速率为2～10℃/min；
22、和/或，碳化的煅烧时间为3～15h。
23、通过采用上述技术方案，在合适的温度范围内进行碳化处理可以有效地控制镍钴锰酸锂材料的相变过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述锂盐选自硝酸锂、碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂盐的加入量占所述镍钴锰酸锂废料的质量1%～5%。
4.根据权利要求1所述的一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，烘干包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，碳化的温度为600～1000℃；
7.根据权利要求1所述的一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，使用球磨机进行研磨混合。
8.一种再生镍钴锰酸锂正极材料，其特征在于，由权利要求1～7
9.一种再生镍钴锰酸锂电池，其特征在于，采用权利要求8提供的再生镍钴锰酸锂正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述锂盐选自硝酸锂、碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂盐的加入量占所述镍钴锰酸锂废料的质量1%～5%。
4.根据权利要求1所述的一种再生镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二酯中的一种。
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾戊云，孔令超，袁海中，张开裔，欧金法，
申请(专利权)人：深圳鑫茂新能源技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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