[发明专利]制造正极活性材料的前体材料和用于二次锂电池的正极活性材料的方法及由此制造的用于二次锂电池的正极活性材料

说明书

本发明提供一种通过利用废二次锂电池制备正极活性材料的前体材料的方法，提供一种制备用于二次锂电池的正极活性材料的方法，该正极活性材料包含通过所述前体材料的制备方法所制备的正极活性材料的前体材料，以及提供一种通过所述正极活性材料的制备方法所制备的用于二次锂电池的正极活性材料。

技术领域

本发明涉及一种由废锂二次电池制备正极活性材料的前体材料的方法、一种由通过该方法制备的正极活性材料的前体材料制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法、以及由该方法制备的正极活性材料。

背景技术

由于对小型到中型电子设备(例如移动设备、笔记本电脑、无线电设备、电动车辆和电动汽车)的各种储能设备的开发和需求，对作为能源的二次电池的需求急剧增加。在这样的二次电池中，广泛使用具有高能量密度、高工作电位、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池。

锂二次电池通常由含有正极活性材料的正极、含有负极活性材料的负极、隔膜和电解质构成。锂二次电池是通过锂离子的嵌入/脱嵌而充电和放电的二次电池。锂二次电池具有高能量密度、高电动力和高容量的优点。因此，锂二次电池可以用于多种应用中。

用于锂二次电池的正极活性材料包括过渡金属，包括锂和钴，这些是相对昂贵的金属。其中，众所周知，钴在全球范围内供应不稳定。因此，在回收废锂二次电池时，特别是在从废锂二次电池的正极中回收过渡金属(例如锂、钴、镍和锰)并作为原料再利用时，回收的材料可给企业带来产品价格竞争力，并为企业带来意想不到的收益。

为了从废锂二次电池中回收和再利用过渡金属(例如锰、镍和钴)，首先从废电池中分离出正极活性材料，从正极活性材料中分离出过渡金属，将得到的过渡金属精炼，精炼后的产物经过后处理过程以作为用于制备新的正极活性材料的原料而再利用。

例如，韩国专利申请公开号10-2011-0036628公开了一种回收方法，包括从废电池中得到包括锂、镍、钴和锰的有价金属粉末，将有价金属粉末在还原气氛中用酸浸出以得到浸出液，从浸出液中得到镍、钴和锰的氢氧化物和碳酸锂(Li₂CO₃)。然而，由于不能单独分离每种过渡金属，过渡金属的使用受到限制。当过渡金属用作正极活性材料时，添加额外的过渡金属盐来调整组成以具有所想要的比例。在提取过渡金属后，需要相当多的能量和时间来去除杂质。

此外，研究了在基于锂二次电池金属氧化物的正极活性材料再处理过程中通过沉淀和/或溶剂提取分离和回收锰、镍和钴的方法。然而，在分离和回收镍和钴时，存在提取效率差的缺点，并且由于镍和钴是以不经过额外的处理过程不能直接用作正极活性材料的前体材料的形式(例如二氧化锰和二甲基乙二肟(Ni-DMG))而被回收的，因此需要额外的过程以获得正极活性材料。

因此，如果可以开发能够以高提取效率分离和收集过渡金属组分并能够直接将收集的过渡金属组分用于制备用于锂二次电池的活性材料的方法，则有望可以以更简单和更有效的方式回收利用废锂二次电池。

相关技术文献(专利文献1)韩国专利申请公开号10-2011-0036628

发明内容

技术问题

本发明是鉴于相关技术中存在的问题而做出的，本发明的目的是提供一种通过以高提取效率提取其盐形式的Mn、Ni和Co中的每一者来制备正极活性材料的前体材料的方法、一种由通过该方法制备的前体材料制备用于锂二次电池的正极活性材料的方法、以及通过该方法制备的用于锂二次电池的正极活性材料。

技术方案

为了实现上述目的中的一者，本发明提供了一种制备正极活性材料的前体材料的方法，该方法包括：(1)通过对废锂二次电池的正极活性材料进行浸出，得到含有Mn、Ni和Co的浸出液；(2)通过用第一基于磷酸的材料对浸出液进行一次溶剂提取，得到锰盐；(3)通过用基于肟的材料对一次溶剂提取所产生的提余液进行沉淀，得到镍盐；和(4)通过用第二基于磷酸的材料对经过沉淀的浸出液进行二次溶剂提取，得到钴盐。