[发明专利]回收废旧锂离子电池正极材料联合电化学制氢气的方法

说明书

回收废旧锂离子电池正极材料联合电化学制氢气的方法，包括以下步骤：（1）将废旧正极材料球磨，过筛，干燥，得废旧正极材料二次团聚颗粒的回收粉料；（2）将所述废旧正极材料二次团聚颗粒的回收粉料与导电剂、粘接剂混合，涂布，干燥得极片；（3）以所述极片为正极，惰性电极为负极，在电解质溶液中，进行充电；（4）反应结束后，收集正极极片上的废旧正极材料一次颗粒；（5）以所述废旧正极材料一次颗粒为前驱体，与锂盐混合，高温煅烧，即得正极材料。本发明以一种简易、高效、环保、处理成本较低的方法实现了废旧正极材料回收，正极材料一次颗粒的合成，电化学制氢气以及高性能正极材料的再次制备四者的有机结合。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池的回收利用和电化学制氢气的方法，尤其涉及一种回收废旧锂离子电池正极材料联合电化学制氢气的方法。

背景技术

“废弃材料再利用”是一个伴随着自然资源急剧消耗和废弃材料急剧增加的新课题。据预测，到2030年全球报废的锂离子电池将达到1100万吨以上，相比之下，仅有5%不到的废弃电池可以回收。如果废弃电池得不到良好解决，其不仅对人类的健康发展有害，并且会破坏自然生态环境。Co、Mn、Ni等重金属会严重破坏土壤和地下水，电解质（主要是LiPF₆）和空气中水分子之间的反应会生成有害的氟化氢气体。同时，锂离子电池原材料的短缺，也让废弃材料再利用的趋势产生更危急的紧迫感。

将废旧的正极材料二次团聚颗粒通过回收制备为更先进、更高性能的正极材料，使之“变废为宝”，从而实现锂离子电池正极材料制备工艺与废旧锂离子正极材料回收工艺的有机结合，这对锂离子电池领域将有重大意义。

目前，废旧锂离子电池正极材料再利用的常用技术为热处理补锂、水热处理补锂再制备新正极材料，或者是对废旧正极材料进行火法或湿法脱锂，再以得到的镍钴锰化合物为前驱体再制备新正极材料，但这些方法再制备的新正极材料在电化学性能上都难达到预期目标且处理成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种简易、高效、环保、处理成本较低的回收废旧锂离子电池正极材料联合电化学制氢气的方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，回收废旧锂离子电池正极材料联合电化学制氢气的方法，包括以下步骤：

（1）将废旧正极材料球磨，过筛，干燥，得废旧正极材料二次团聚颗粒的回收粉料；

（2）将步骤（1）所得的废旧正极材料二次团聚颗粒的回收粉料与导电剂、粘接剂混合，分散在N-甲基吡咯烷酮溶液中，搅拌均匀，涂到金属导电基体上，进行干燥，得极片；

（3）以步骤（2）所得的极片为正极，以惰性电极为负极，在电解质溶液中，进行充电，正极上的废旧正极材料二次团聚颗粒被分散为一次颗粒，即得废旧正极材料一次颗粒，负极产生氢气；

（4）反应结束后，收集正极极片上的废旧正极材料一次颗粒，进行电感耦合等离子体质谱测试（ICP），检测锂的脱除量以及镍钴锰的摩尔比；

（5）以步骤（4）收集所得的废旧正极材料一次颗粒为前驱体，与锂盐混合，先预烧结，再升温煅烧，得正极材料；

所述废旧正极材料为废旧锂离子电池上拆解下来的正极材料或在正极材料生产过程中产生的废弃料；所述正极材料为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂、LiCoO₂、Li₄Mn₅O₁₂和LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂中的一种或多种，其中0 ≤ x, y 1、0≤ x+ y 1。

进一步，步骤（1）中，所述过筛为过50~400目的筛网，优选100~200目。