[发明专利]一种由废旧锂离子电池正极材料再生制备类单晶三元正极材料的方法

说明书

本发明公开了一种由废旧锂离子电池正极材料再生制备类单晶三元正极材料的方法，包括步骤：将废旧锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料和过饱和锂源溶液加入水热反应釜中，进行水热处理，将水热处理后料浆进行液固分离，得到粉末A；按照和废旧锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料相同摩尔比，将新的镍盐、钴盐和锰盐配置成前驱体溶液，然后进行喷雾干燥，再经破碎后得到粉末B；将所述粉末B和所述粉末A以及添加剂混合，然后进行煅烧处理，得到煅烧产物C；将所述煅烧产物C与锂源混合，经固相烧结，得到再生的类单晶形貌的正极材料。本发明正极材料再生工艺成本低，无废水废气排放，有价金属能够高价值化利用，制备的类单晶正极材料振实密度高，性能稳定。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池正极材料回收技术领域，尤其涉及一种由废旧锂离子电池正极材料再生制备类单晶三元正极材料的方法。

背景技术

近年来，锂离子电池由于具有高功率、高能量密度、环境友好、长循环寿命、无记忆效应等优点，不仅被广泛应用于便携式电子设备，而且也越来越多的应用于电动汽车等大型储能领域。虽然锂离子电池寿命较长，但随着其应用越来越广泛，特别是动力电池的大规模应用，其使用的电池数量庞大，而寿命通常都在5-8年，废旧电池的数量随之激增，如若废旧锂离子电池不能得到有效的处置，将会对环境成严重的危害，威胁人类的生命安全，且若有价金属元素不能够回收利用，将会导致大量的资源白白浪费，因此动力锂离子电池的回收处理具有重要的现实意义和经济价值，亟需开发清洁高效的回收处理技术。

近年来，废旧锂离子电池材料回收技术研究已成为热点，但尚存在技术难题：其一是如何高效脱除杂质，其二是如何提高有价元素的回收率。现行技术中除杂工艺主要有两种途径：第一种方法是采用萃取工艺，此种工艺虽然除杂效果较好，可达到深度除杂，但萃取产生大量含有重金属和有机物的污水，存在废水排放和环境污染问题；另一种方法是采用中和沉淀除杂，由于镍和钴离子在较低pH值、非匀质的情况下会产生沉淀，因此在中和沉淀时将夹带大量的有价金属，从而降低有价金属的回收率。此外，传统工艺一般加碳酸钠多级沉淀回收锂离子，工艺过程复杂，锂损失率大，回收成本高。

目前公开的一些锂离子电池正极材料回收工艺专利文献中，是将废旧锂离子电池破碎后通过无机酸浸出，浸出液再经萃取除杂后通过碱液共沉淀得到前驱体，再煅烧得到正极材料。这些工艺耗费大量的酸，能耗高，同时也会将有价金属和杂质元素同时浸出，难以保证回收后正极材料的品相及电化学性能，只能产出低端电池材料，经济效益有限。

因此，现有技术仍有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于开发了一种由废旧锂离子电池正极材料再生制备类单晶三元正极材料的方法，旨在降低成本的同时实现废旧三元正极材料的快速再生，并实现循环性能优异的类单晶形貌三元镍钴锰酸锂正极材料制备。本工艺流程简洁，回收成本低，无“三废”排放，有价金属回收率高且实现高价值化利用，可实现工业化大规模生产。

本发明的技术方案如下：

一种由废旧锂离子电池正极材料再生制备类单晶三元正极材料的方法，其中，包括：

步骤(1)、将废旧锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料和过饱和锂源溶液加入水热反应釜中，进行水热处理，水热处理后的料浆经过液固分离得到粉末A；

步骤(2)、按照和步骤(1)中废旧锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料相同摩尔比，将新的镍盐、钴盐和锰盐配置成前驱体溶液，然后将所述前驱体溶液进行喷雾干燥，将所述喷雾干燥制备的新鲜前驱体进行破碎后得到粉末B；将所述粉末B和步骤(1)制备的粉末A以及添加剂混合，然后进行煅烧处理，得到煅烧产物C；

步骤(3)、将所述煅烧产物C与锂源混合，在氧气的氛围下进行两段固相烧结，得到再生的类单晶形貌的正极材料。

可选地，所述步骤(1)中，所述水热处理的温度为180℃-220℃，所述水热处理的压力为1-3MPa，所述水热处理的时间为2-14h。