【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于失效三元电池回收利用领域，具体公开了一种低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法。
技术介绍
1、近年来，随着对电动汽车、便携式电子设备和电化学储能需求不断增加，锂离子电池(libs)的使用急剧增长，由于libs的寿命有限，废旧libs的产量在未来也会只增不减。废旧锂离子电池如果不加以回收，地球上的锂资源不仅无法满足现实需求，而且还会对环境产生巨大潜在危害。目前，提取有价值元素以生产新原料是libs回收的常见方法，火法冶金和湿法冶金都是最常见的元素提取方法。火法回收的过渡金属以及锂合金回收率低、能耗高，与低碳发展理念相矛盾。而传统湿法冶金对废旧锂离子电池的回收率高、能耗相对较低。然而，湿法工艺流程复杂，需要大量的浸出剂、还原剂、萃取剂和分离剂，比如采用无机强酸(盐酸、硫酸、硝酸等)作为浸出试剂，双氧水作为还原剂，提取正极材料中的有价金属元素。该回收过程容易释放cl2、nox、so2等污染性气体，且产生难以分解的酸性废液，对环境造成二次污染。
2、为了优化材料使用和增加libs寿命，研究人员对废旧libs电极材料的原位直接再生表现出相当大的兴趣，该类方法显著提高了金属离子的再利用率，缩短了再生过程。值得注意的是，该方法消耗的试剂、产生的废水和所需的能量都低于湿法冶金和火法冶金。近年来，开发了多种直接回收方法，如固相烧结、电化学、水热处理、熔融盐处理、化学锂化法。然而，这些直接再生回收的方法都只针对剩余容量高，结构损坏少的正极材料有效。对于剩余容量低、结构缺陷严重的高度失效正极材料，现有的直接回收方
技术实现思路
1、为解决现有技术中高度失效三元电池正极材料的再生回收方法只针对剩余容量高，结构损坏少的正极材料有效的的不足之处，本专利技术的目的之一是提供一种低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，该方法可以对剩余容量低、结构缺陷严重的高度失效正极材料进行再生修复。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，包括如下步骤：
3、s11、从废旧的三元电池中分离出高度失效的三元电池正极材料ncm622粉末，记为s-ncm622。将s-ncm622粉末与共晶盐libr-lioh混合研磨，其中ncm622与共晶盐libr-lioh中libr、lioh的摩尔比为1:(0.7-1.5):(0.3-0.9)，得到混合粉末；
4、s12、将混合粉末在空气气氛中，先以温度100-400℃保温2-5小时，随后升温至700-1000℃下保温2-8小时，冷却至室温后得到黑色粉末；
5、s13、将黑色粉末加入去离子水进行超声处理，超声后的悬浊液过滤、真空干燥，再置于氧气气氛中、600-900℃温度下退火5-10小时，即制得修复后的三元电池正极材料ncm622，记为r-ncm622。
6、作为低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法进一步的改进：
7、优选的，从废旧的三元电池中分离出高度失效三元电池正极材料ncm622粉末的具体步骤如下：将废旧的三元电池进行放电、拆解和分离，分离的正极极片在400-800℃的温度下煅烧1-3h，去除极片中的粘结剂和炭黑，从集流体铝箔上剥离、筛分出s-ncm622粉末。
8、优选的，废旧的三元电池进行放电的具体操作为：将废旧的三元电池浸泡在0.1-2mol/l的nacl溶液中进行放电处理。
9、优选的，步骤s12中以1-5℃/min的升温速率加热到100-400℃下，然后以2-10℃/min的升温速率加热至700-1000℃下。
10、优选的，步骤s13中真空干燥的温度为50-100℃，退火过程中以1-15℃/min的升温速率加热到600-900℃。
11、优选的，修复后的三元电池正极材料ncm622即r-ncm622用作锂离子电池中的正极材料进行电化学性能测试。
12、优选的，所述r-ncm622在用作锂离子电池中的正极材料进行电化学性能测试时，具体包括如下步骤：
13、s21、称取质量比为8:1:1的r-ncm622、聚偏氟乙烯粘结剂(pvdf)和superp导电剂并均匀研磨，少量多次加入n-甲基吡咯烷酮，再次研磨，得到固含量为20-60％的黑色浆料；
14、s22、使用刮刀将黑色浆料均匀涂覆在铝箔上，单位面积铝箔上涂覆量为2.0-3.0mg/cm2，在80-150℃下真空干燥5-15小时后，冲压成直径为14mm的圆片；
15、s23、将上述圆片作为正极，锂片作为负极，celgard 2500作为正负极之间的隔膜，将1.0m lipf6作为电解液，组装在cr2025纽扣电池中进行电化学性能测试。
16、优选的，步骤s23中所述的1.0m lipf6由碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯按照1:1:1的体积比混合得到。
17、本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
18、1)本专利技术提供一种低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，先将废旧的三元电池浸入nacl溶液中放电处理，然后进行拆解和分离，废旧的ncm622正极片通过退火去除粘结剂和炭黑，从铝箔上剥离和筛分出高度失效的ncm622粉末，记为s-ncm622；再将s-ncm622正极材料与共晶盐libr-lioh混合研磨，低熔点的共晶盐lioh-libr，提供一个富锂的熔融环境解决高度失效三元电池正极材料中的锂损失和结构缺陷问题。共晶盐lioh-libr体系可以提供富含锂离子的液体环境，是解决废旧正极材料中锂离子损失的良好介质，而共晶体系的低粘度和高离子扩散速率的特性，为通过晶粒再生和成分补充反应消除结构缺陷提供了可能，使其在高度失效的正极材料的直接回收中具有应用前景。
19、将混合研磨后的黑色粉末在空气气氛中经过两段热处理，将高度失效的ncm622正极材料再生修复为r-ncm622。采用两段热处理不仅有利于在低温下实现组分的均匀混合和离子的快速扩散，而且有利于高温下的补锂、结构有序化和相变，缩短了废旧ncm622的回收流程和时间，同时也减少了能量消耗。修复后的r-ncm622由多晶颗粒变为了单晶颗粒，缩短了锂离子的扩散路程。
20、2)本专利技术修复后的r-ncm622正极材料装入扣式电池中进行电化学性能测试，chi760e电化学工作站和land测试系统测试证实，在截止为2.5-4.3v范围内，与p-ncm622相比，r-ncm622具有相似的容量和优异的循环稳定性。因此，本专利技术通过简单的加热策略即简化了回收过程，而且能补充正极材料成分，帮助晶粒再生。由于共晶点低，在降低直接回收过程中的温度和时间发面发挥了关键作用，修复后的r-ncm622具有优异的容量以及循环稳定性。另外，该本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，所述再生修复的NCM622由废旧的NCM622制备得到，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，从废旧的三元电池中分离出失效三元电池正极材料NCM622粉末的具体步骤如下：将废旧的三元电池进行放电、拆解和分离，分离的正极极片在400-800℃的温度下煅烧1-3h，去除极片中的粘结剂和炭黑，从集流体铝箔上剥离、筛分出NCM622粉末。
3.根据权利要2所述的低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，废旧的三元电池进行放电的具体操作为：将废旧的三元电池浸泡在0.1-2mol/L的NaCl溶液中进行放电处理。
4.根据权利要1所述的低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，步骤S12中以1-5℃/min的升温速率加热到100-400℃下，然后以2-10℃/min的升温速率加热至700-1000℃。
5.根据权利要1所述的低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，
6.根据权利要1所述的低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，修复后的三元电池正极材料NCM622即R-NCM622用作锂离子电池中的正极材料进行电化学性能测试。
7.根据权利要6所述的低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，所述R-NCM622在用作锂离子电池中的正极材料进行电化学性能测试时，具体包括如下步骤：
8.根据权利要7所述的低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，步骤S23中所述的1.0M LiPF6由碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯按照1:1:1的体积比混合得到。
...【技术特征摘要】
1.一种低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，所述再生修复的ncm622由废旧的ncm622制备得到，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，从废旧的三元电池中分离出失效三元电池正极材料ncm622粉末的具体步骤如下：将废旧的三元电池进行放电、拆解和分离，分离的正极极片在400-800℃的温度下煅烧1-3h，去除极片中的粘结剂和炭黑，从集流体铝箔上剥离、筛分出ncm622粉末。
3.根据权利要2所述的低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，废旧的三元电池进行放电的具体操作为：将废旧的三元电池浸泡在0.1-2mol/l的nacl溶液中进行放电处理。
4.根据权利要1所述的低温熔融盐再生修复高度失效三元电池正极材料的方法，其特征在于，步骤s12中以1-5℃/min的升温速率加热到100-400℃下，然后...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云霞，刘真真，李怀蒙，付珍，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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