[发明专利]一种废旧锂离子电池正极材料再生的方法

说明书

本发明公开了一种废旧锂离子电池正极材料再生的方法。先将废旧锂离子电池经放电、拆解，得到的正极集流体剪切成小薄片后热解。而后采用物理方法将铝箔与活性物质分离。然后，将废旧正极活性物质进行球磨处理。通过球磨过程，一方面，可以将废旧锂离子电池正极材料表面损坏的部分剥除，直接获取无损的材料；另一方面，可以使不同损坏程度的废旧锂离子电池正极材料表面性质趋同，减小材料间的差异性。球磨分级后将材料在氢氧化锂的水溶液中浸渍。而后进行焙烧处理，获取再生材料。本发明首次采用球磨方法再生正极材料，方法简单、可操作性强、经济有效。

技术领域

本发明涉及废旧电池回收领域，尤其是涉及一种废旧锂离子电池正极材料的再生方法。

技术背景

锂离子二次电池因具有体积小、循环性能好、能量密度高等优点而广泛地应用于我们的生活。然而，随着锂离子电池使用量的增长，废旧锂离子电池的数量不断增大。在废旧锂离子电池正极材料中，含有大量的紧缺金属资源，如镍、钴和锂等。同时，由于镍、钴属于有毒元素，如果得不到有效处置，极易危害环境。因此，废旧锂离子电池正极材料的回收利用不仅可以缓解资源紧张，还能消除环境污染，兼具经济效益和社会效益。

目前，报道的废旧锂离子电池正极材料回收的方法有很多，按其特点不同，可大体分为火法回收和湿法回收、火法-湿法联合法三类。这些回收方法在回收废旧锂离子电池正极材料过程中均取得了一定的效果，但仍存在一些问题。首先，通过强烈的化学反应将有价金属溶出后再提取的工艺流程长、设备投入量大；其次，在回收过程中难免产生废气、废渣和酸碱性废液，容易造成二次污染。因此急需开发更加高效地废旧锂离子电池正极材料回收方法。

发明内容

本发明的目的在于开发一种高效、绿色、短流程的废旧锂离子电池正极材料再生方法，特别是一种通过机械表面活化的废旧锂离子电池正极材料的再生方法。

本发明一种废旧锂离子电池正极材料再生的方法，其主要步骤包括：

步骤一

将废旧锂电子进行放电和拆解后，将正极破碎；于400～500℃条件在保护气氛下热解30～120分钟，得到热解后的产物；

步骤二

分离热解后的产物，分别得到正极集流体和正极活性物质；

步骤三

将正极活性物质置于研磨或球磨设备中，通过研磨或球磨后，分离；得到粒径大于10微米的产物A和粒径为5～10微米的产物B；其中产物A直接回用于锂电池；

步骤四

将产物B浸渍于氢氧化锂溶液中至少8小时后，干燥、烧结；得到活化后的产物B；所述烧结的温度为800～950℃。

本发明一种废旧锂离子电池正极材料再生的方法，步骤一中，所述破碎方式包括裁剪。

本发明一种废旧锂离子电池正极材料再生的方法，步骤一中，所述保护气氛包括氮气气氛。

本发明一种废旧锂离子电池正极材料再生的方法，步骤二中，将热解后产物进行筛分，正极活性物质因为颗粒粒度细被筛下，而正极集流体(包括铝箔薄片)留在筛上，使正极活性物质和正极集流体初步分离；然后，再基于正极集流体与正极活性物质的密度差异进一步处理筛下产物，使正极活性物质与正极集流体彻底分离。所述基于正极集流体与正极活性物质的密度差异进一步处理筛下产物的方式包括风选、重选方法中的任意一种，所述重选包括摇床重选、跳汰重选、旋流重选中的至少一种。风选与重选均是在外力(气体吹力、机械力、离心力等)及重力作用下，实现不同密度颗粒的分离。

本发明一种废旧锂离子电池正极材料再生的方法，所述正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的任意一种。