[发明专利]一种制备三元氢氧化物前驱体的方法

说明书

本发明提供了一种制备三元氢氧化物前驱体的方法，该法包括：制备初始溶液：溶解废旧锂离子电池三元正极得到初始溶液；制备中间溶液：去除悬浮物得到中间溶液；调节所述中间溶液浓度：于中间溶液中加入镍、钴、锰的可溶性无机盐，调节中间溶液中的三元离子的浓度；和按以下步骤制备三元氢氧化物前驱体：将惰性气体通入有底液的反应釜；在氢氧化钠和氨水配制的碱溶液中加入阴离子表面活性剂制备混合溶液；制备三元氢氧化物前驱体：将三元离子的溶液和所述混合溶液于所述反应釜中通过共沉淀反应制备三元氢氧化物前驱体。本发明提供的方法，实现了三元氢氧化物前驱体的一次生长颗粒形貌的控制；所得三元正极材料具有优异的倍率性能，可用作功率型锂离子电池的正极材料。

技术领域

本发明涉及一种制备三元氢氧化物前驱体的方法，具体地讲，涉及一种利用废旧锂离子电池三元正极制备三元氢氧化物前驱体的方法。

背景技术

近年来，我国新能源汽车行业的快速发展，特别是政策驱动下对纯电动汽车需求的增长，极大地促进了动力电池的生产，废旧动力电池的数量也伴随上涨。废旧动力电池的回收是新能源汽车产业生命周期中的重要组成部分，其合理处置，特别是回收利用其中的过渡金属元素对行业发展至关重要。而高效回收利用废旧锂离子电池中的过渡金属，既可降低成本，也有助于促进动力电池行业的可持续发展和产业升级。

目前我国废旧动力电池的处理处置仍然处在市场和技术培育阶段，前端的预处理过程如动力电池拆解、梯次利用、电芯破碎/分选技术方面已有所突破，但在资源高效循环、材料再生以及全过程绿色化升级等仍然有较大提升空间。另外，我国车用动力电池回收网络及有效回收模式仍有待建立和规范。随着我国相关政策的不断完善、废旧动力电池生产量的不断增加，以及相关技术的不断成熟，我国废旧动力电池回收利用管理体系和产业结构将进一步完善，市场将逐渐走向规范化。

三元电池由于能量密度高的优点而在市场中占有较大的份额，近些年来，废旧锂离子电池中镍、锰的含量大幅增加，镍、钴、锰三种元素由于其理化性质的相似性，在回收过程中，分离非常困难。现有的大多对废旧三元锂离子电池正极材料的回收方法，镍、钴、锰的分离成本高，工艺复杂，且易对环境造成污染。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用废旧锂离子电池三元正极材料制备一次颗粒形貌可控的三元氢氧化物前驱体的方法。所述方法采用乙酸和双氧水溶解废旧三元正极材料，采用阴离子表面活性剂控制共沉淀过程中前驱体一次颗粒的纳米片形貌，该方法工艺简单高效，直接从废旧锂离子电池三元正极材料中浸出三元过渡金属(镍、钴、锰)离子，用于生产三元前驱体，节约了分离镍、钴、锰的成本，浸出过程对废旧三元正极材料中镍、钴、锰的回收率高，有利环境保护；共沉淀过程的进料速率快；该方法制得的三元氢氧化物前驱体经混锂煅烧后，所得三元正极材料因保存了前驱体的纳米片状一次颗粒，而展现出优异的倍率性能，可用作功率型锂离子电池的正极材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

种制备三元氢氧化物前驱体的方法，所述方法的步骤如下：

一、制备初始溶液：用乙酸和双氧水溶解废旧锂离子电池三元正极得到初始溶液；

二、制备中间溶液：向所述初始溶液中加入氨水后，去除悬浮物得到中间溶液；

三、调节所述中间溶液浓度：于所述中间溶液中加入所述可溶性无机盐，调节中间溶液中三元离子的浓度；

四、制备三元氢氧化物前驱体：

1)将惰性气体通入有底液的反应釜；

2)在氢氧化钠和氨水配制的碱溶液中加入阴离子表面活性剂制备混合溶液；

3)制备三元氢氧化物前驱体：

将三元离子的溶液和所述混合溶液于所述反应釜中通过共沉淀反应制备三元氢氧化物前驱体。