[发明专利]一种废旧锂离子电池正极材料再生方法

说明书

本发明公开了一种废旧锂离子电池正极材料再生方法，包括以下步骤：将废旧正极材料、锂盐和添加剂混合后球磨，得到混合物，所述锂盐由锂盐LS1、锂盐LS2和锂盐LS3组成；所述添加剂为添加剂A1或其与添加剂A2组成；氧化性气氛下，以上述混合物为电解质，采用工作电极和对电极在(260‑500)℃条件下进行电解；电解后，撤出工作电极和对电极，继续在氧化性气氛下以(7‑12)℃·min^‑1加热至(600‑680)℃，保持(0.3‑1)h；然后在氧化性气氛下或者惰性气氛下继续以(3‑6)℃·min^‑1加热至(800‑1100)℃，并保持(3‑8)h；冷却后经洗涤过滤并干燥后得到再生正极材料。

技术领域

本发明属于废旧电池回收技术领域，具体涉及一种废旧锂离子电池正极材料再生方法。

技术背景

自锂离子电池商业化以来，凭借其诸多的优点被广泛应用于各行各业，且市场占比也呈逐年增加的趋势，特别是近年来新能源汽车的迅速发展将离子电池的研究与应用推向了一个新高度，据估计，2020年新能源汽车的累计销量将超过500万辆，意味着未来报废锂离子电池的数量将迅速增加，锂离子电池中含有大量的有价金属以及有机物等，直接堆弃会给生态环境带来较大危害的同时造成资源浪费，所以合理回收废旧锂离子电池具有重要意义。

目前对于废旧锂离子电池的回收主要是通过湿法或火法冶金将其中的有价金属以盐的形式回收再应用于其他领域，具有产品多样等特点，但回收过程复杂，金属元素的损失较大，回收率低。考虑到电池行业的可持续发展，将废旧正极材料回收后再合成新的正极材料是当前的一个研究热点，将各金属元素回收后通过共沉淀法或水热法等方法制备新的正极材料所表现的性能较好，但该工艺复杂，条件难以控制，所表现的经济效益较低。正极材料直接再生是通过补锂和热处理使材料的组成和结构恢复至初始状态，且补锂和热处理通常是两个间断的过程，而在此之前需提前去除粘结剂和导电剂，延长了整个材料再生过程所需的时间，由于还存在补锂量不充分等问题，导致再生正极材料所表现的电化学性能与商业正极材料表现出的相关性能还存在一定的差异。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的是在于提供一种废旧锂离子电池正极材料再生方法，旨在通过球磨、熔盐电解补锂和热处理过程实现废旧正极材料高效充分补锂和结构的有效恢复，达到正极材料再生目的同时减少再生过程所需时间。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种废旧锂离子电池正极材料再生方法，包括以下步骤：

(1)将废旧正极材料、锂盐和添加剂混合后球磨，得到混合物，所述锂盐由锂盐LS1、锂盐LS2和锂盐LS3组成，锂盐LS1为硝酸锂或其与氢氧化锂、磷酸二氢锂和六氟磷酸锂中的至少一种组成，锂盐LS2为氯化锂或其与溴化锂和碘化锂中的至少一种组成，锂盐LS3为草酸锂或其与碳酸锂、醋酸锂和碳酸氢锂中的至少一种组成；所述添加剂为添加剂A1或其与添加剂A2组成，添加剂A1为硝酸钾或其与氢氧化钾和碳酸氢钾中的至少一种组成，添加剂A2选自氯化钾、溴化钾、氟化钾、碘化钾和碳酸钾中的至少一种；

(2)氧化性气氛下，以上述混合物为电解质，采用工作电极和对电极在(260-500)℃条件下进行电解；

(3)电解后，撤出工作电极和对电极，继续在氧化性气氛下以(7-12)℃·min^-1加热至(600-680)℃，保持(0.3-1)h；然后在氧化性气氛下或者惰性气氛下继续以(3-6)℃·min^-1加热至(800-1100)℃，并保持(3-8)h；冷却后经洗涤过滤并干燥后得到再生正极材料。

作为优选方案，步骤(1)中，所述废旧正极材料为镍钴锰正极材料、镍钴铝正极材料、镍酸锂正极材料、锰酸锂正极材料、镍锰酸锂正极材料、磷酸铁锂正极材料和钴酸锂正极材料中的一种。

作为优选方案，步骤(1)中，所述废旧正极材料、锂盐和添加剂的质量比为(1-3)：(3-7)：(3-5)。