[发明专利]一种正极材料的回收再生方法

说明书

本发明提出一种节能、无损的方法直接回收锂离子电池正极材料的方法，所述正极材料可以为三元NCM、磷酸铁锂、钴酸锂，镍锰酸锂等。回收过程为首先将失效的正极材料从集流体上剥离，然后将剥离下来的正极材料和锂源混合，然后转入高压水热釜中，在水的超临界状态下反应一定时间，再将水热后的材料在高温下煅烧，即可使材料基本恢复到失效前的状态。

技术领域

本发明涉及一种正极材料的回收再生方法，具体来说是一种利用超临界水热以及高温煅烧的方法，回收锂离子电池正极材料，使材料恢复到失效前的状态。

技术背景

锂离子电池由于其高能量密度而被广泛用于移动电子设备和电动汽车。由于容量衰减，锂离子电池将在几年后达到其使用寿命。从经济角度，回收锂电池可以显着降低其成本（电动车的成本超过20％来自正极材料）。从环境角度，废旧电池产生的易燃和有毒废物（有机溶剂，重金属）会造成严重的环境污染。因此，回收利用和再制造锂离子电池以实现可持续能源储存迫在眉睫。传统的锂电池回收方法主要基于湿法冶金工艺，该工艺涉及酸溶解和化学沉淀。然而，大量使用酸液会产生额外的废物，并使回收过程复杂化。更重要的是，在这种破坏性的再循环过程中，正极材料所具有的能量被损失掉。因此，迫切需要开发一种节能，无损的方法来直接回收NCM正极材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明目的在于提供了一种正极材料的回收再生方法。

本发明目的通过以下方案实现：一种正极材料的回收再生方法，将失效的正极材料从集流体上剥离，将剥离下来的正极材料和锂源混合，锂源添加量为10%-20%；然后转入高压水热釜中，在温度400-500℃、升温速率1-5℃/min、压力23-40MPa、时间1-2h水的超临界状态下反应，再将水热后的材料在氧气氛围下温度800-900℃煅烧时间1-2h，即可使材料基本恢复到失效前的状态。

所述的正极材料为三元NCM、磷酸铁锂、钴酸锂、镍锰酸锂。

所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂，硝酸锂等的一种或几种。

煅烧升温速率1-5℃/min。

本发明和已有技术相比，优点在于回收过程清洁无污染，无材料损失，且回收后的材料性能可以基本恢复到正常状态。

附图说明

图1是实施例1中得到的正极材料的循环性能图；

图2是实施例1中得到的正极材料的倍率性能图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

实施例1：

一种正极材料的回收再生方法，从失效的三元622极片上剥离正极材料，将剥离下来的正极材料和锂源氢氧化锂以质量比1：0.2的比例混合并配制成水溶液；然后转入高压水热釜中，在温度400℃、升温速率5℃/min、压力23MPa、反应时间2h的水的超临界状态下反应；将反应后的溶液过滤，烘干得粉末，将粉末在氧气氛围下，升温速率5℃/min，850℃煅烧时间2h，得到NCM622三元材料。

本实施例得到的正极材料的循环性能图如图1所示，得到的正极材料的倍率性能图如图2所示，证明使材料基本恢复到失效前的状态。

实施例2：

一种正极材料的回收再生方法，从失效的磷酸铁锂极片上剥离正极材料，再将得到的失效的正极材料氢氧化锂以质量比1：0.2的比例混合并配制成水溶液；然后，转入高压水热釜中，在温度400℃、升温速率5℃/min、压力23MPa、反应时间1h的水的超临界状态下反应；将反应后的溶液过滤，烘干得粉末，将粉末在氧气氛围下，升温速率5℃/min，850℃煅烧时间2h，得到磷酸铁锂正极材料。

实施例3：

一种正极材料的回收再生方法，从失效的三元622极片上剥离正极材料，再将得到的失效的正极材料与碳酸锂以质量比1：0.2的比例混合并配制成水溶液；然后，转入高压水热釜中，在温度400℃、升温速率3℃/min、压力23MPa、反应时间2h的水的超临界状态下反应；将反应后的溶液过滤，烘干得粉末，将粉末在氧气氛围下，升温速率3℃/min，900℃煅烧时间2h，得到NCM622三元材料。