[发明专利]掺杂锆的镍钴锰三元材料及其制备方法

权利要求书

1.一种掺杂锆的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将拆解退役锂离子电池得到的正极片按照超声清洗、筛分、碱溶液碱浸除杂以及硫酸浸出的工序处理后，获得含有Li⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺和Zr²⁺的浸出液；

调节所述浸出液中镍、钴、锰、锂和锆元素的含量，使其摩尔比符合化学式Li(Ni_xCo_yMn_z)_1-nZr_nO₂，其中0<x<1，0<y<1，0<z<1，0<n<1，且x+y+z＝1，获得合成掺杂锆的镍钴锰三元前驱体的原料液；

通过控制结晶法利用所述原料液合成掺杂锆的三元材料前驱体，并获得含锂溶液；

将所述含锂溶液浓缩一定倍数后，采用沉淀法回收其中的锂，获得锂盐；

将所述掺杂锆的镍钴锰三元前驱体进行高温预热，获得掺杂锆的三元材料中间体；将所述掺杂锆的三元材料中间体与所述锂盐混合均匀后，经高温固相反应获得掺杂锆的镍钴锰三元材料。

2.根据权利要求1所述的掺杂锆的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于，所述退役锂离子电池包括钴酸锂离子电池、锰酸锂离子电池和/或镍钴锰酸锂离子电池。

3.根据权利要求1所述的掺杂锆的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于，所述调节浸出液中镍、钴、锰、锂和锆元素的含量的步骤，包括：根据所述浸出液中Li⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺和Zr²⁺的实际含量，向所述浸出液中加入镍、钴、锰、锂和锆元素各自对应的水溶性盐。

4.根据权利要求1所述的掺杂锆的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于，所述化学式Li(Ni_xCo_yMn_z)_1-nZr_nO₂中n/(x+y+z)为0.01-0.03。

5.根据权利要求1所述的掺杂锆的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于，所述通过控制结晶法利用所述原料液合成掺杂锆的三元材料前驱体，并获得含锂溶液的步骤包括：

向所述原料液中加入沉淀剂和络合剂搅拌，进行沉淀反应，使过渡金属元素均匀的沉淀出来；然后过滤、干燥，得到掺杂锆的镍钴锰三元前驱体和含锂溶液；

所述沉淀反应的反应过程中，反应温度为40-80℃、pH为8-12、反应时间为6-24h、搅拌速度为600-1500rpm。

6.根据权利要求1所述的掺杂锆的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于，所述将所述含锂溶液浓缩一定倍数的步骤中，所述浓缩的方法为高压反渗透、电渗析、蒸发浓缩中的一种或几种，所述浓缩的倍数为10-30倍。

7.根据权利要求1所述的掺杂锆的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于，所述采用沉淀法回收其中的锂，获得锂盐的步骤中，采用的沉淀剂为碳酸钠、磷酸钠、氟化钠中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的掺杂锆的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于，所述将所述掺杂锆的三元材料中间体与所述锂盐混合均匀的步骤中，所述锂盐中锂元素和所述中间体中镍、钴、锰、锆元素总物质量之比为1.0-1.1。

9.根据权利要求1所述的掺杂锆的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于，所述将掺杂锆的镍钴锰三元前驱体进行高温预热的步骤中，预热温度为300-500℃，反应时间为3-5h；所述经高温固相反应获得掺杂锆的镍钴锰三元材料的步骤中，高温固相反应温度为700-900℃，反应时间为12-20h。

10.一种掺杂锆的镍钴锰三元材料，其特征在于，所述掺杂锆的镍钴锰三元材料利用权利要求1-9中任意一项所述的掺杂锆的镍钴锰三元材料的制备方法制成。