[发明专利]一种物理法多元介质协同修复再生失效三元材料的方法

说明书

本发明提供了一种物理法多元介质协同修复再生失效三元材料的方法。通过从失效电池的阴极电极上刮取待修复的失效三元材料，并对其进行预处理，除去电解质和聚偏氟乙烯；然后将预处理后的三元材料与氢氧化锂溶液混合，通过水热反应进行补锂；再对水热反应后得到的未经洗涤的三元材料进行高温煅烧，得到修复再生后的三元材料。通过上述方式，本发明能够利用预处理过程消除电解质和聚偏氟乙烯对水热补锂及后续处理过程的影响，改善修复后三元材料的性能；并使水热反应后未被洗除的氢氧化锂在高温煅烧过程中与二氧化碳反应生成碳酸锂熔融盐，进而使该熔融盐与三元材料表层的岩盐相反应生成层状三元材料，实现对失效三元材料的修复再生。

技术领域

本发明涉及失效三元材料修复再生技术领域，尤其涉及一种物理法多元介质协同修复再生失效三元材料的方法。

背景技术

锂离子电池因其较高的能量密度、功率密度、长循环寿命和易于集成等优点，在电动汽车和物联网市场中占据主导地位。然而，电动汽车行业预期的电池需求指数增长，再加上锂和钴的价格波动以及战略材料的不可持续生产，使电动汽车行业面临严重的电池供应问题。在这种情况下，回收以及重复使用锂离子电池已成为紧急任务。

目前，人们发现了许多锂离子电池的回收方法，包括火法冶金、湿法冶金以及直接回收和再生等方法。与火法冶金和湿法冶金相比，直接回收和再生的过程相对简单，其活性物质在再生后可以直接重复使用，且污染物的排放量大大减少，造成的二次污染也更少。特别地，直接回收允许收集和回收锂离子电池的活性材料，同时保留其原始化合物结构。在此过程中，电池的分离和再生主要通过物理分离、磁分离、热处理和水热处理来完成，其中，活性物质是回收的主要目标。然而，在实际应用过程中，作为正极活性材料的三元材料在循环充放电后本征发生了相变，其材料表面物质也发生了改变，这对失效三元材料修复再生方法提出了重大挑战。

公开号为CN110838601A的专利提供了失效锂离子电池正极活性材料的干法修复方法，该专利通过将分离得到的锂离子电池三元正极回收材料粉碎后，置于补锂剂中进行水热处理，再将水热处理后的正极回收材料洗涤、干燥后进行煅烧，得到了修复后的三元正极材料。然而，在实际应用中，回收的正极材料中通常会含有电解质、聚偏氟乙烯等杂质，该专利在未除去这些杂质的情况下直接进行水热处理，不仅需要用更高的水热温度进行处理，还会影响对锂离子电池正极活性材料的修复效果。此外，该专利将水热处理得到的正极回收材料粉体洗涤后再进行煅烧，会破坏水热反应后包覆于正极回收材料表面的物质，从而导致实际修复效果不够理想，对锂离子电池正极活性材料的性能提升效果不佳。

有鉴于此，有必要设计一种改进的修复再生失效三元材料的方法，以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种物理法多元介质协同修复再生失效三元材料的方法。通过在水热补锂前先进行预处理，除去混于失效三元材料中的电解质和聚偏氟乙烯，避免其对水热补锂及后续处理过程的影响；并通过将水热反应后的产物在未洗涤的情况下直接进行煅烧，使水热反应后表面残留的氢氧化锂反应生成碳酸锂，并在高温下转化为熔融盐，从而利用水热和熔融盐的协同作用，实现对失效三元材料的修复再生。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种物理法多元介质协同修复再生失效三元材料的方法，包括如下步骤：

S1、拆解失效电池，从失效电池的阴极电极上刮取失效三元材料粉末；

S2、对步骤S1获取的所述失效三元材料粉末进行预处理，除去所述失效三元材料粉末中的电解质和聚偏氟乙烯，得到预处理后的三元材料；

S3、将步骤S2得到的所述预处理后的三元材料与氢氧化锂溶液混合均匀，进行水热反应；对所述水热反应得到的产物进行过滤后，得到未经洗涤的三元材料；

S4、对步骤S3得到的所述未经洗涤的三元材料进行高温煅烧，得到修复再生的三元材料。