[发明专利]一种回收并修复正极材料的方法、修复的正极材料及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种回收并修复正极材料的方法、修复的正极材料及锂离子电池。一种回收并修复正极材料的方法，包括如下步骤：1)将废旧电池中回收的正极材料和含锰的盐溶液混合；2)将碱的水溶液加入到上述混合物中反应，得到氢氧化锰包覆的正极材料；3)将所述的氢氧化锰包覆的正极材料与锂源烧结，得到修复的正极材料。本发明所述修复的正极材料无明显的杂相，结晶性好，首次充放电效率高及循环性能好。

技术领域

本发明涉及一种回收并修复正极材料的方法、修复的正极材料及锂离子电池。

背景技术

随着新能源汽车行业的快速发展，锂离子电池的用量也随着攀升，随之而来的是出现大量的报废电池。相关数据显示，预计到2018年，国内累计废旧锂电池超过12GWH，报废量超过17万吨。如果对废旧锂电池处理不当，锂离子电池正极材料中的金属元素如镍、钴将对环境造成污染，另外正极材料中的锂、镍、钴等金属元素在自然界中储量并不丰富且价格昂贵，因此对正极材料的回收利用必不可少。

目前，锂离子电池正极材料回收的方式主要分为火法冶金回收和湿法回收，火法冶金主要是通高温处理提取金属化合物中的各种金属元素，此方法能耗高，成本高；湿法回收主要是将正极材料在酸中溶解后得到金属元素的盐溶液，经过除杂的过程再使盐溶液中的过渡金属元素形成前驱体，混锂煅烧后再生成为正极材料，此方法回收周期长，消耗原材料较多，能耗较大，成本高。对上述两种回收方式的分析后发现，目前主要回收方式成本较高，回收后的材料成本往往高于正常生产的材料，这也限制了企业的对材料回收的积极性。在这一背景下，锂离子电池正极材料回收的发展遇到了极大的障碍。

发明内容

本发明提供了一种回收并修复正极材料的方法，包括如下步骤：1)将废旧电池中回收的正极材料和含锰的无机水溶液混合得到混合物；2)将碱的水溶液加入到上述混合物中反应，得到氢氧化锰包覆的正极材料；3)将所述的氢氧化锰包覆的正极材料与锂源烧结，得到修复的正极材料。所述修复的正极材料为锰酸锂包覆的正极材料。

本发明所述的电池回收的制备方法成本低，所述修复的正极材料无明显的杂相，结晶性好，首次充放电效率高及循环性能好。作为一种实施方式，所述杂相包括0.01～0.13wt.％的Na和0.01～0.34wt.％的Al。

作为一种实施方式，所述废旧电池中回收的正极材料的平均粒径为4.00μm～6.00μm。

作为另一种实施方式，所述废旧电池中回收的正极材料的平均粒径为4.51μm～5.12μm。

作为一种实施方式，所述氢氧化锰包覆的正极材料的平均粒径为4.00μm～6.00μm。作为另一种实施方式，所述氢氧化锰包覆的正极材料的平均粒径为4.81μm～5.66μm。作为另一种实施方式，所述氢氧化锰包覆的正极材料的平均粒径为5.04μm～5.45μm。本发明通过对上述参数的调整，可以直接在回收的正极材料表面形成完整有效的锰包覆层，并且有利于后续的混锂，使修复的正极材料无明显的杂相，结晶性好，首次充放电效率高及循环性能好。

作为一种实施方式，所述氢氧化锰包覆层的厚度为200nm～500nm。作为一种实施方式，所述氢氧化锰包覆层的厚度为300nm～400nm。本发明通过对上述参数的调整，可以直接在回收的正极材料表面形成完整有效的锰包覆层，并且有利于后续的混锂，使修复的正极材料无明显的杂相，结晶性好，首次充放电效率高及循环性能好。