[发明专利]一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法和三元材料

说明书

本发明属于锂离子电池回收技术领域，尤其涉及一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法和三元材料。本发明中，导电涂层中的粘结剂为水系粘结剂，在进行活性物质层和集流体分离时，可直接放入水中浸泡即可，将回收正极材料转变为三元材料前驱体和碳酸锂，然后将三元材料前驱体和碳酸锂混合进行第二焙烧，得到三元材料，方法简单易行，实用，不产生二次污染，绿色环保，能够对回收正极材料进行资源化再利用，大大提高了回收正极材料的价值，尤其能针对采用混合正极配方的锂离子电池进行回收利用，回收价值高，并且，结果表明，通过本发明废旧锂离子电池正极材料的回收方法回收得到的三元材料的电化学性能与同样成分的商品化三元材料的性能相当。

技术领域

本发明属于锂离子电池回收技术领域，尤其涉及一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法和三元材料。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、无记忆相应、自放电小、循环寿命长等优点，已经广泛应用于手机、笔记本电脑、纯电动汽车、移动基站和储能电站等诸多领域。随着锂离子电池的应用越来越广泛，其产量也在逐年增加，据统计2017年全球锂离子电池的产量超过了134GWh，比2016年增长了16％以上，但是目前锂离子电池中的正极材料大多数是含昂贵的不可再生的过渡金属和锂，随着其循环寿命的到来，必将面临废弃处理的过程，如果不经过处理直接丢弃，不仅会污染环境，还会造成资源浪费。

现有的锂离子电池生产技术中，将正极材料、粘结剂和导电剂搅拌均匀后涂覆在集流体上，干燥后得到正极片；然后将正极片进行辊压、分切后与负极、隔膜等组装成锂离子电池。目前对锂离子电池回收的主要方法有干法回收和湿法回收。干法回收锂离子电池主要是将锂离子电池直接焚烧，然后对有价金属离子回收，该方法存在二次环境污染、回收率低等问题。湿法回收锂离子电池主要是将废旧锂离子电池进行拆解后，分离集流体与活性物质层，然后再将回收正极材料进行热处理，最后将热处理后的产物进行酸浸泡，以回收有价金属元素，粘结剂通常为油性粘结剂聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)，对活性物质层与集流体进行分离时需采用1-甲基-2吡咯烷酮(N-Methyl pyrrolidone，NMP)等有机溶剂进行长时间浸泡或通过酸碱溶液将集流体溶解，热处理后的产物进行酸浸泡以回收有价金属元素，存在成本高、回收价值低、会引起二次污染的问题。此外，锂和钴的价格飙涨给电池企业带来了巨大的成本压力，电池企业为了降低成本，在电池制造过程中大量使用混合正极配方，以此来降低成本，常见的有钴酸锂与三元材料混合、钴酸锂与锰酸锂混合、锰酸锂与三元材料混合等。由于各家电池厂配方的不统一，在进行电池回收的时候，不能预先分类单独进行回收，目前还没有针对采用混合正极材料的锂离子电池的回收方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法和三元材料，尤其针对采用混合正极配方的锂离子电池，用于解决湿法回收锂离子电池对活性物质层与集流体进行分离时需采用有机溶剂进行长时间浸泡或通过酸碱溶液将集流体溶解，热处理后的产物进行酸浸泡以回收有价金属元素，存在成本高、回收价值低、会引起二次污染的问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种废旧锂离子电池正极材料的回收方法，包括以下步骤：

a)将废旧锂离子电池的正极片放入水中浸泡后，进行活性物质层和集流体的分离，得到回收正极材料；

b)将所述回收正极材料置于硫酸和双氧水的混合液中溶解，进行第一过滤，收集第一滤液；

c)调整所述第一滤液中金属元素的含量至预置值后加入氨水，发生共沉淀反应，进行第二过滤，得到三元材料前驱体和第二滤液；

d)将第二滤液与碳酸盐反应，得到碳酸锂；

e)将所述三元材料前驱体和所述碳酸锂混合后进行第二焙烧，得到三元材料；