[发明专利]锂电池正极回收材料的干法纯化分离与再生方法及得到的锂电池正极回收材料

说明书

本发明属于锂离子电池正极材料综合利用技术领域，具体涉及一种锂电池正极回收材料的干法纯化分离与再生方法及得到的锂电池正极回收材料。本发明提供了低温干法热处理、水热除杂/补锂与高温固相重生结合的技术方案。获得的锂电池正极修复材料形貌和晶型得到恢复，材料性能优异，纯度高，可直接用于锂电池生产，得到的锂电池性能良好。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料综合利用技术领域，具体涉及一种锂电池正极回收材料的干法纯化分离与再生方法及得到的锂电池正极回收材料。

背景技术

近年来，因其能量密度高、使用寿命长等优点，锂离子电池在3C领域、动力领域等有了长足发展，其产能也不断扩大。但是，有专家预测，由于主要原材料，镍、钴、锰、锂的短缺，锂离子电池的发展将于2050年遭受冲击。考虑到逐年累积的废旧锂离子电池和极片边角料中蕴藏着丰富的过渡金属和锂元素，所以采取环保可行的方法对其回收利用迫在眉睫。

现有的回收利用方法多是结合了物理方法的冶金方法，其中包括了湿法冶金、火法冶金、生物冶金等。上述回收方法旨在以单质、合金、或者含金属离子的溶液形式回收正极材料中的元素，可得到较为纯净的产物，但是破坏了材料原有的结构。在废旧正极材料中，金属元素只是其价值的一部分，更大的价值蕴藏在原有的晶体结构中，如果可以不破坏正极材料原有的结构，直接进行回收、重生，会产生更大的经济效益及环境效益。

针对现有存在的不足，本发明提供了一种低温干法热处理、水热除杂/ 补锂与高温固相重生结合的技术。不引入有机溶剂，不破坏材料原有结构的前提下，使其性能恢复，甚至超过商业材料，绿色环保，商业可行。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池正极回收材料的干法纯化分离与再生方法及得到的锂电池正极回收材料，以有利于提高回收材料的再生效率和性能指标。该方法具有重复性好，资源利用率高的特点，并且工序简单，高效等特点，具有非常高的社会经济价值。

本发明所提供的技术方案如下：

一种锂电池正极回收材料的干法纯化分离与再生方法，包括以下步骤：

1)将锂电池正极回收材料低温加热至粘接剂失效，得到经失效处理的锂电池正极回收材料；

2)将步骤1)得到的所述经失效处理的锂电池正极回收材料进行机械分离，得到分离掉集流体材料的锂电池正极回收材料；

3)将步骤2)得到的所述分离掉集流体材料的锂电池正极回收材料在含有锂离子的溶液中通过水热法进行补锂，或进行补锂及除杂,得到经补锂的锂电池正极回收材料浆料；

4)将步骤3)得到的所述经补锂的锂电池正极回收材料浆料冷却至室温，再进行固液分离并干燥，得到锂电池正极回收材料粗粉料；

5)将步骤4)得到的所述锂电池正极回收材料粗粉料进行破碎和筛选，得到锂电池正极回收材料细粉料；

6)将步骤5)得到的所述锂电池正极回收材料细粉料进行烧结，得到恢复晶型结构的锂电池正极修复材料。

上述技术方案中：

步骤1)中，采用低温加热的处理，可以使得粘结剂，例如PVDF,热解为热解中间体和/或部分炭化，从而使粘结剂失去粘粘能力；

步骤3)中，含有锂离子的溶液在水热条件下：a)可以实现补锂；b)可以通过其强的腐蚀性和溶解性除去分离掉集流体材料的锂电池正极回收材料中的杂质，例如，PVDF的热解中间体和铝等；c)可以确保补锂煅烧后失效的锂离子电池正极材料的形貌和晶型结构得到恢复，并显著减少补锂煅烧的时间。

步骤5)中，经过烧结，锂电池正极回收材料恢复晶型结构。

上述技术方案中，采用先补锂再烧结，较现有的干法烧结补锂显著减少补锂烧结的时间。