[发明专利]利用废旧锂电池材料制备三元正极材料前驱体的方法

说明书

本发明提供了一种利用废旧锂电池材料制备三元正极材料前驱体的方法，采用加酸浸出正极材料得到溶液，再加入抗坏血酸进一步将溶液中的Co³⁺、Ni³⁺和Mn⁴⁺还原为二价的离子态，再用碱液调节pH并除去杂质铝、铁等，加入适量的镍钴锰硝酸盐调节溶液中镍、钴、锰和锂的摩尔比，加入络合剂，最后调节pH值并加入沉淀剂沉淀制得三元正极材料前驱体。本发明针对前驱体沉淀中可能有微量高价镍钴锰离子、三元材料前驱体颗粒团聚和不能有效的调控三元材料的粒径和形貌等问题，提供一种利用废旧锂离子电池材料制备粒径分布窄和混合均匀的三元正极材料前驱体的方法。

技术领域

本发明属于锂电池电极材料技术领域，具体涉及一种利用废旧锂电池材料制备三元正极材料前驱体的方法。

背景技术

锂离子电池比其他的可充电池(例如Ni-Cd电池和Ni-H电池)有更多的优点，包括比能量大、能量密度高、输出电压高、循环寿命长、自放电率低、可大电流充放电、无记忆效应和操作温度范围较宽，因此，被广泛用于手机、平板电脑和数码相机等现代数码电子产品中，并逐渐成为储能装置和电动车等领域首选的动力电源。

根据中国电池工业协会的统计数据，2015年全年，全国锂离子电池行业累积完成产量56亿只(自然只)，同比增长3％，中国成为了全世界锂离子电池最大的生产和消费国。此外，在储能装置和电动车领域的潜在应用，也使得锂离子电池的消费在不远的将来会进一步扩长。由于锂电池的平均使用寿命在1～3年，据中国汽车技术研究中心预测，到2020年中国电动汽车动力电池累积报废量将达到12万到17万吨。而根据美国地质勘探局的统计数据，我国的锂、钴、镍和锰的矿产资源仅占全球储量的26.99％、1.07％、4.01％和7.02％，生产锂离子电池所需的金属供需矛盾在我国已越来越突出。同时，废旧的锂离子电池中锂、钴和镍等有价金属的含量分别为5～7％、5～20％和5～10％，其中有价金属的含量有时甚至超过天然矿石。因此，高效回收废旧锂离子电池中的有价金属可以为生产锂离子电池提供替代的金属，减轻矿石资源匮乏的压力。此外，废旧锂离子电池的回收还能减轻其对环境和人类健康的威胁，促进锂离子电池行业的可持续发展和产业升级。

三元正极材料前驱体的生产主要采用镍钴锰硫酸盐为原料，生产成本高，而通过处理废旧锂离子电池得到的正极材料可以用来合成三元正极材料前驱体，相关现有技术已经存在。现有的回收方法采用硫酸和双氧水浸出回收锂离子电池正极材料，调节pH并加入助滤剂过滤除杂后用镍钴锰硫酸盐调节镍、钴和锰的摩尔比，再加入络合沉淀剂反应得到镍钴锰三元材料前驱体沉淀，存在着前驱体沉淀中可能有微量高价镍钴锰离子以及三元材料前驱体颗粒团聚等问题，且不能有效的调控三元材料的粒径和形貌，影响最终三元正极材料的电化学性能。

因此，有必要提供一种工艺简单、能耗低、应用范围广、环保、原材料来源丰富并能有效解决颗粒团聚问题的利用废旧锂离子电池材料制备粒径分布窄与混合均匀三元正极材料前驱体的方法。

发明内容

解决的技术问题：本发明的目的是解决现有技术前驱体沉淀中可能有微量高价镍钴锰离子、三元材料前驱体颗粒团聚和不能有效的调控三元材料的粒径和形貌等问题，提供一种工艺简单、能耗低、应用范围广、环保、原材料来源丰富并能有效解决颗粒团聚问题的利用废旧锂离子电池材料制备粒径分布窄和混合均匀三元正极材料前驱体的方法。

技术方案：利用废旧锂电池材料制备三元正极材料前驱体的方法，包括以下步骤：

步骤1，用硝酸溶液回收锂离子电池正极材料，得到悬浮液1；

步骤2，将悬浮液1过滤除杂，得到滤液1；

步骤3，在滤液1中加入抗坏血酸进行反应，调节反应液pH值为4-5，得到悬浮液2；

步骤4，将悬浮液2过滤除杂，得到滤液2；