[发明专利]一种三元电池材料的高效除杂方法

说明书

本发明公开了一种三元电池材料的高效除杂方法，属于三元电池材料技术领域，一种三元电池材料的高效除杂方法，包括以下步骤：在保护性气体的气氛下拆解去壳得到三元正极材料，本发明通过使用氢氧化锂(LiOH)作为三元正极材料处理过程中的碱浸溶液以及三元前驱体合成过程中的强碱沉淀剂，不仅具有和氢氧化钠相同的碱性效果，保证工艺的正常进行，同时不会向材料中引入新的杂质离子，相比较现有技术中的采用氢氧化钠(NaOH)作为碱浸溶液和沉淀剂的方式，本发明切断了反应体系中钠离子的最大来源，从根源上控制钠离子的加入，使溶液中钠离子杂质含量明显地减少，显著提高了三元电池材料制备工艺中的除杂效果。

技术领域

本发明涉及三元电池材料技术领域，更具体地说，涉及一种三元电池材料的高效除杂方法。

背景技术

新能源汽车是未来汽车发展的方向，而动力电池是新能源汽车区别于传统燃油汽车的重要组成部分。三元正极材料因为具有能量密度高、环境友好、价格低廉等优点而成为了人们关注的热点。其可以通过高温固相法、溶胶凝胶法、喷雾干燥法、水热法以及共沉淀法等一系列方法合成。而其中共沉淀法由于多种优势被广泛地应用在工业生产中。

在常规的共沉淀制备过程中，首先合成的是三元材料的前驱体，其中氢氧化物前驱体最为常见。即由金属元素的可溶盐与强碱沉淀剂在络合剂的作用下发生反应，生成前驱体。最常用的可溶性金属盐为硫酸盐，强碱为氢氧化钠，从而在反应体系中存在了大量的钠离子与硫酸根离子。由于它们的可溶性，从而工业上一般都是在反应结束后用大量的去离子水对其进行洗涤去杂。

三元废旧锂离子电池内含有大量的镍、钴、锰、铁等有价金属元素，具有良好的回收价值，因此回收废旧锂电池三元正极材料可用于制备三元材料前驱体，实现能源的可持续利用。

已知中国专利公开了专利名为《一种去除锂离子电池三元材料前驱体杂质的方法》的发明专利，其申请号为CN201710178686.7，一种去除锂离子电池三元材料前驱体杂质的方法，包括以下步骤，步骤一：将共沉淀法制得锂离子电池三元材料前驱体料浆静置并沉降使所述的料浆分层，放出上清液得到沉淀浆料；步骤二：向所得到的沉淀浆料中缓慢加入有机溶剂，即刻产生结晶物质，结晶物质完全析出后，静置至结晶长大完成形成晶粒，将所得的混合物溶液过滤干燥，滤液回收有机溶剂重复利用，此专利与现有的技术相比，有益效果是：通过向三元材料前驱体料液中加入可以与水以任意比例互溶醇、醛、酮类中一种或几种的有机溶剂后，静置及固固分离的方法去杂；通过以上的方案的各步骤协同处理可使得大量的溶解于浆料的水中杂质元素(特别是钠离子与硫酸根离子)以沉淀晶体析出，直至可进行固固分离；本发明的方案可以有效解决现有前驱体制备过程中前驱体杂质洗涤过程中过程繁琐，环境压力大，杂质去除不彻底等问题，且本发明的方案由于过程简单，操作方便，十分有利于工业化进。

三元正极材料中的钠离子最大来源为加入的氢氧化钠强碱沉淀剂，但上述申请号为CN201710178686.7公开的一种去除锂离子电池三元材料前驱体杂质的方法只是间接从溶液中去除钠离子，并没有控制钠离子的来源。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种三元电池材料的高效除杂方法，它通过使用氢氧化锂(LiOH)作为三元正极材料处理过程中的碱浸溶液以及三元前驱体合成过程中的强碱沉淀剂，不仅具有和氢氧化钠相同的碱性效果，保证工艺的正常进行，同时不会向材料中引入新的杂质离子，相比较现有技术中的采用氢氧化钠(NaOH)作为碱浸溶液和沉淀剂的方式，本发明切断了反应体系中钠离子的最大来源，从根源上控制钠离子的加入，使溶液中钠离子杂质含量明显地减少，显著提高了三元电池材料制备工艺中的除杂效果。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种三元电池材料的高效除杂方法，包括以下步骤：