[发明专利]镍钴锰酸锂电池的回收方法、再生镍钴锰酸锂材料及应用

说明书

本发明提供一种镍钴锰酸锂电池的回收方法、再生镍钴锰酸锂材料及应用，属于锂电池技术领域，回收方法包括以下步骤：分选出废旧镍钴锰酸锂电池的正极片，将正极片预处理后得到正极材料粉末；对所述正极材料粉末焙烧以除去粉末表面的杂质；将除杂后的所述正极粉末材料加入酸液中反应、浸出，得到固液混合物；向所述固液混合物中加入锂源，加热至100‑150℃，保温10‑20h，蒸干后得到前驱体材料；将所述前驱体材料焙烧即可得到再生镍钴锰酸锂材料。本发明的回收方法制得的再生镍钴锰酸锂材料呈块状形态，颗粒更小、更均匀，且再生的镍钴锰酸锂电池具有177.2mAh·g^‑1的可逆容量和高的库伦效率。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种镍钴锰酸锂电池的回收方法，另外，本发明还涉及通过上述方法制备的再生镍钴锰酸锂材料，以及再生镍钴锰酸锂材料的应用。

背景技术

储能系统在商业、汽车和工业领域的巨大潜力推动了锂离子电池需求的增长。随着锂离子电池能量密度和效率的提高，以及在电动汽车和混合动力汽车、能源、医疗和军事等领域的广泛应用，锂离子电池的全球市场份额持续增长。近年来，镍钴锰酸锂(NCM)电池以其高能量密度、优良的充电效率和低温放电性能、较长的循环寿命以及足够安全的材料和技术在电动汽车和混合动力汽车(hev)中得到了广泛的应用。

全球电动汽车市场的蓬勃发展是镍、钴、锰矿价格上涨的直接原因，这导致了镍钴锰酸锂电池需求的快速增长与原材料的稀缺之间的矛盾，使得废旧镍钴锰酸锂电池的回收工作迫在眉睫。据估计，到2025年，全球回收锂离子电池的市场规模将达到122亿美元，在可持续发展方面，可重复利用资源的回收一直是绿色化学研究的重点。

然而，传统的废旧镍钴锰酸锂回收工艺基本都是复杂的高耗能工艺，涉及固相焙烧和湿法冶金浸出工艺。固相焙烧过程必不可少的需要高温，这就导致需要消耗大量电能来控制温度，并且，固相焙烧补锂再生由于其直接补锂煅烧的局限性，不能完全达到预期效果。湿法冶金浸出的潜在问题是浸出后金属元素在回收时需要繁琐的沉淀过程。

因此，虽然现有技术中已采取了固相焙烧再生镍钴锰酸锂材料或酸浸回收废旧镍钴锰酸锂中的贵重金属等措施，但其回收工艺仍存在较多的缺陷。

发明内容

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种镍钴锰酸锂电池的回收方法，采用浸出法和固相焙烧对废旧的镍钴锰酸锂电池的正极材料进行锂离子补偿，形成的再生镍钴锰酸锂电池具有177.2mAh·g^-1的可逆容量和高的库伦效率，在0.2C和1C时具有稳定的循环性能以及优异的倍率容量。

为达到上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：

镍钴锰酸锂电池的回收方法，包括以下步骤：

分选出废旧镍钴锰酸锂电池的正极片，将正极片预处理后得到正极材料粉末；

对所述正极材料粉末焙烧以除去粉末表面的杂质；

将除杂后的所述正极粉末材料加入酸液中反应、浸出，得到固液混合物；

向所述固液混合物中加入锂源，加热至100-150℃，保温10-20h，蒸干后得到前驱体材料；将所述前驱体材料焙烧即可得到再生镍钴锰酸锂材料。

在一个实施例中，所述正极片预处理包括依次进行的：碱液中浸泡、干燥、研磨、筛分步骤。

在一个实施例中，所述正极材料粉末的粒径为300-600目。

在一个实施例中，将所述正极材料粉末在500-700℃焙烧除杂。

在一个实施例中，所述酸液为草酸水溶液，所述草酸水溶液的浓度为0.3-0.8M，正极粉末材料与草酸水溶液的固液比为10-50g/L。

优选地，所述正极粉末材料与草酸水溶液的反应温度为30-80℃，反应时间为30-80min。