[发明专利]利用锂离子电池正极废料合成的金属掺杂镍钴锰酸锂及其制备方法和用途

摘要

本发明提供了一种利用锂离子电池正极废料合成的金属掺杂镍钴锰酸锂及其制备方法和用途，所述制备方法包括除去锂离子电池正极废料中的粘结剂和导电剂，得到正极活性物质；测定正极活性物质的元素组成；调节正极活性物质中Ni、Co、Mn或M中的一种或至少两种的含量，使其摩尔比符合分子式LiNixMnyCo1–x–y–zMzO2中Ni、Co、Mn与M的摩尔比，得到正极活性物质前驱体粉末；再加入锂源，利用高温固相反应得到金属掺杂镍钴锰酸锂。该方法适用范围广，操作简单，成本低，避免了二次污染，实现了废旧锂离子电池中正极活性物质的短程清洁循环，并且制备得到的金属掺杂镍钴锰酸锂电化学性能优良。

主权项

一种利用锂离子电池正极废料合成金属掺杂镍钴锰酸锂的方法，其特征在于，所述金属掺杂镍钴锰酸锂具有如下组成：LiNixMnyCo1–x–y–zMzO2，其中，M为Cu、Al、Fe、Mg、Cr、Ti、Ce或Y中的任一种或至少两种，0<x<1，0<y<1，0<z<0.1，且0<x+y+z<1；所述方法包括如下步骤：(1)除去锂离子电池正极废料中的粘结剂和导电剂，得到正极活性物质；(2)测定正极活性物质的元素组成；(3)根据正极活性物质的元素组成，调节正极活性物质中Ni、Co、Mn或M中的一种或至少两种的含量，使其摩尔比符合分子式LiNixMnyCo1–x–y–zMzO2中Ni、Co、Mn与M的摩尔比，以得到正极活性物质前驱体粉末；向所述正极活性物质中加入Ni源、Co源、Mn源或M源中的任一种或至少两种来调节所述正极活性物质中元素的含量；所述Ni源、Co源、Mn源或M源独立地为Ni、Co、Mn或M的氧化物、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐或草酸盐；(4)向正极活性物质前驱体粉末中加入锂源，使Li与Ni、Co、Mn和M的总和的摩尔比为1.05～1.1，然后以2～10℃·min‑1的速率升温至800～900℃后，于有氧气氛中恒温焙烧15～20h，再缓慢降至室温，得到金属掺杂镍钴锰酸锂；其中，步骤(1)所述正极活性物质为M化合物包覆改性的镍基氧化物、M化合物包覆改性的钴基氧化物或M化合物包覆改性的锰基氧化物中的任一种或至少两种的组合。