【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池回收领域，具体涉及一种利用有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法。
技术介绍
1、一个世纪以来，由于全球人口数量激增，资源开采和环境影响的问题日益加重，气候变化问题引起的关注加强了追求可持续发展技术和完整生命周期的必要性，化石燃料的有限性使得持续依赖化石燃料能源产业的经济、社会和环境不可持续。因此，开发可替代化石燃料技术的可持续和清洁能源是当今社会最紧迫的问题之一。可充电电池作为储能系统可以改善当前化石燃料日益枯竭造成的严重污染问题，而锂离子作为较为成熟的储能系统之一，由于其高能效、高功率密度和环境友好性，在电力运输和电网存储方面显示出巨大的应用前景，近年来受到了研究人员的广泛关注和研究。据统计，2020-2027年，锂离子电池的复合增长率为6.6％，由此大量的锂离子电池的使用将会带来大量退役的锂离子电池。为了使锂离子电池的发展具有可持续性和环境友好性，有必要使大量的锂离子电池得到有效的资源化处理。
2、作为锂离子电池的核心组成之一，正极材料是决定锂离子电池的电压、能量密度以及安全性等的重要因素。正极材料中通常含有锂、镍、钴、锰等重要金属资源，这些金属资源一般由开采对应矿石资源得到，不断的开采会造成自然资源的不可逆的减少，开采过程中也会对环境造成严重污染。因此，对废旧锂离子电池正极材料进行有效地资源化回收可以使有价值的材料得到循环利用，将大大的缓解环境和自然资源压力。目前，废旧锂离子电池正极材料的回收技术包括金属资源回收和直接修复。废旧电池正极材料的主要回收方法包括火法冶金和湿法冶金，旨在
3、将废旧电池正极材料中的金属资源回收后直接再生可以实现废旧资源最大化和最高效率的利用。有机聚合物吸附剂含有大量官能团，可以与金属离子产生配位作用和静电作用，从废旧锂离子电池正极材料浸出液中提取金属离子；由此形成的金属—有机物配合物，为正极材料的结构形成提供环境，可作为锂离子正极材料的前驱体，添加其他所需试剂后退火从而得到新正极材料。除此之外，有机吸附剂中含有氮、硫等元素，可以提高再生正极材料的离子/电子传输效率，由此提高正极材料的容量和电化学性能。
技术实现思路
1、本专利公开的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法的方法，其目的在于将废旧锂离子电池正极材料中的金属离子通过有机聚合物吸附剂回收，然后直接再生为新正极材料，再生正极材料可以被直接用于锂离子电池，使金属资源得到循环利用；除此之外，由于有机物中含有大量的氮和硫元素，再生的正极材料中电子和离子传输效率将被大幅度的提高。本专利技术公开的方法中，吸附剂在吸附金属离子后通过退火可直接再生成性能优异新正极材料，免去了电池前驱体的制备过程，简化了工艺流程，节约了成本，具有良好的应用前景。
2、实现本专利技术的技术方案是：一种有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：有机聚合物吸附剂回收废旧正极材料中金属离子后直接再生成含有氮或硫元素的新正极材料。
3、所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法的方法，其特征在于：所述的有机聚合物吸附剂，指的是含有含氮基团、含硫基团及羟基其中一种或几种官能团的有机化合物交联而成的大分子聚合物。
4、所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法的方法，其特征在于：所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法的方法步骤如下：
5、(1)将废旧的锂离子动力电池预处理放电、拆解后得到的正极片在300～600℃的温度下保温0.2～2h，进行热处理；
6、(2)将步骤(1)得到的热处理后的正极片进行超声剥离、抽滤、干燥，得到废弃锂离子电池正极材料粉末；
7、(3)将步骤(2)得到的正极材料粉末由天然有机酸和氧化剂溶液协同浸出；
8、(4)将有机聚合物吸附剂以固液比为0.5:1～4:1的比例投入到步骤(3)的溶液当中，搅拌12～36h；
9、(5)将步骤(4)得到的悬浊液进行抽滤，抽滤得到滤饼，用水清洗滤饼，干燥，获得有机聚合物和金属离子配合物的固体粉末；
10、(6)将步骤(5)得到的粉末固体与锂源以摩尔比1:2～1:6混合均匀后，球磨0.5～4.5h；
11、(7)将步骤(6)得到的混合物，置于管式炉中进行热处理，先在300～500℃的温度下保温1～3h，然后升温至600～800℃，保温5～8h，冷却至室温即可得到再生的锂离子电池正极材料；
12、所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤(1)所述的废旧锂离子动力电池是指电池正极材料含锂、镍、钴、锰中两种或者几种的金属离子。
13、所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤(2)所述的超声功率为80～300w；
14、所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤(2)所述的天然有机酸为柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸、胡萝卜酸、酒石酸、草酸、枸椽酸、咖啡酸、儿茶酸、熊果酸和琥珀酸的其中一种或几种复合物。
15、所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤(2)所述的氧化剂为过氧化氢、过氧乙酸、过硫酸铵、次氯酸钠、过硼酸钠、过碳酸钠和硫代硫酸钠的其中一种或几种复合物。
16、所述的废旧锂离子电池正极材料资源再利用的方法，其特征在于：步骤(2)所述的天然有机酸的摩尔浓度为0.1～1.0mol/l，氧化剂的摩尔浓度为0.5～2.0mol/l；
17、所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤(4)所述的有机聚合物吸附剂是指吸附剂中含有氮、硫的基团和羟基中一种或几种的官能团。
18、所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤(6)所述的锂源材料为氧化锂、氢氧化锂、碳酸锂、乙酸锂的一种或几种混合物。
19、本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其中，废旧锂离子电池正极材料中的金属离子被浸出，然后通过有机聚合物吸附剂回收其金属离子，吸附剂的回收效率可以达到80％以上，吸附后的材料中含有正极材料中所需的金属离子，并含有大量氮和硫元素。将得到的有机吸附剂-金属配合物经过短程退火可以直接得到再生的正极材料，该过程不需要经过电池前驱体的制备，有机聚合物可以为电池结构提供形成环境，且氮和硫元素的掺杂可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：有机聚合物吸附剂回收废旧正极材料中金属离子后直接再生成含有氮或硫元素的新正极材料。
2.根据权利要求1所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：所述的有机聚合物吸附剂，指的是含有含氮基团、含硫基团及羟基其中一种或几种官能团的有机化合物交联而成的大分子聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法步骤如下：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的废旧锂离子动力电池是指电池正极材料含锂、镍、钴、锰中两种或者几种的金属离子。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述的超声功率为80～300W。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述的天然有机酸为柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸、胡萝卜酸、酒石酸、草酸、枸椽酸、咖啡酸、儿茶酸、熊果酸和琥珀酸的其中一种或几种复合物。
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8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述的天然有机酸的摩尔浓度为0.1～1.0mol/L，氧化剂的摩尔浓度为0.5～2.0mol/L。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(4)所述的有机聚合物吸附剂是指吸附剂中含有氮、硫的基团和羟基中一种或几种的官能团。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(6)所述的锂源材料为氧化锂、氢氧化锂、碳酸锂、乙酸锂的一种或几种混合物。
...【技术特征摘要】
1.一种有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：有机聚合物吸附剂回收废旧正极材料中金属离子后直接再生成含有氮或硫元素的新正极材料。
2.根据权利要求1所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：所述的有机聚合物吸附剂，指的是含有含氮基团、含硫基团及羟基其中一种或几种官能团的有机化合物交联而成的大分子聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于：所述的有机聚合物资源化回收废旧锂离子电池正极材料的方法步骤如下：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的废旧锂离子动力电池是指电池正极材料含锂、镍、钴、锰中两种或者几种的金属离子。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述的超声功率为80～300w。
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