[发明专利]完全失效三元正极材料低成本空气条件下的物理修复方法

说明书

本发明提供了一种完全失效三元正极材料低成本空气条件下的物理修复方法。该方法包括：S1，将完全失效三元正极材料经过降解处理后，再进行退火预处理，得到预处理三元正极材料；S2，将预处理三元正极材料均匀分散在LiOH溶液中，混合均匀，然后进行水热反应，反应结束后离心烘干处理，得到水热反应后的三元正极材料；S3，将水热反应后的三元正极材料与少量LiOH粉末混合后，于空气氛围下，进行两次高温煅烧处理，由此得到修复再生的三元正极材料。该方法能够在空气氛围下进行完全失效三元正极材料的修复再生，且修复后的三元正极材料的电化学性能优异，能够实现产业化大规模应用，具有巨大的商业推广价值。

技术领域

本发明涉及废旧电池正极材料修复再生技术领域，尤其涉及一种完全失效三元正极材料低成本空气条件下的物理修复方法。

背景技术

高能量密度的锂离子电池在解决储能问题的同时，也因其含有致癌重金属和有毒电解质等有害物质而造成严重的环境问题。在高度电气化的社会中，随着锂离子电池的快速普及，正确处理报废锂离子电池已成为一项紧迫而有前途的任务，而锂离子电池的高价值正极材料的再生是当前的首要目标。镍钴锰三元层状氧化物(NCM)正极材料由于其优越的综合性能在锂离子电池领域得到广泛应用。

目前，锂离子电池三元正极材料(NCM)的回收技术主要包括高温冶金、湿法冶金直接回收等方式。虽然高温冶金和湿法冶金可以将锂、钴、镍等有价金属返回锂离子电池生产链，但正极颗粒的完全破坏降低了复合结构的高附加值。而直接回收技术的关键过程在于修复退役锂离子电池中降解的缺锂正极颗粒的成分和结构缺陷，从而最大限度地保留正极颗粒的高附加值。在正极材料中锂离子损失以及相转变是导致正极容量退化的主要问题。但是现有技术中采用的常规回收过程对氧气分压有着较高的要求，因此一般采用氧气氛围下的回收工艺，对回收设备和回收工艺参数设置的要求高，难以实现产业化大规模应用的目标。

公开号为CN112670602A的发明专利提供了一种锂离子电池三元正极材料的再生修复处理方法。该方法首先将失效的锂离子电池三元正极材料加入到DMF中除去电解质，再通过NMP浸泡洗涤使表面的CEI膜的厚度≤10nm，以去除表面的PVDF以及CEI膜中的有机锂盐成分，然后进行退火处理进一步去除多余的PVDF；再进行水热补锂处理后，根据CEI膜的厚度确定高温煅烧温度和时间，使得表面残留的LiOH以及CEI膜中的无机锂盐与空气中的二氧化碳反应生成碳酸锂熔融盐，进而和材料表面的岩盐相反应生成修复好的层状三元材料。

公开号为CN110729524A的发明专利提供了一种锂离子电池正极材料修复的方法。该方法将废弃旧电池拆解，获得其三元正极材料粉末，将正极材料粉末与氢氧化锂混合，并加入去离子水调制成悬浊液，进行水热补锂反应，然后再将水热反应后的产物进行高温热处理，最终获得恢复容量并可用于电池制造的三元正极材料。

但是，上述方法存在采取的氢氧化锂含量较多并且煅烧工艺不成熟的缺陷，并不适用于晶体破坏程度大且修复过程困难的完全失效的三元正极材料。

有鉴于此，有必要设计一种改进的完全失效三元正极材料低成本空气条件下的物理修复方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种完全失效三元正极材料低成本空气条件下的物理修复方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种完全失效三元正极材料低成本空气条件下的物理修复方法，包括如下步骤：

S1，预处理：将完全失效三元正极材料经过降解处理后，在380～420℃下退火预处理0.5～3h，得到预处理三元正极材料，记为P-NCM；

S2，水热处理：将所述预处理三元正极材料均匀分散在LiOH溶液中，混合均匀，然后在200～240℃的热压釜高温高压环境下保温1～5h，结束后离心烘干处理，得到水热反应后的三元正极材料；