[发明专利]利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法

权利要求书

1.一种利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将废旧锂离子电池拆解，分离出正极片，正极片焙烧、破碎、筛分，从铝箔上分离出正极材料；

（2）将正极材料用苛性碱溶液浸出，过滤得到滤液和滤饼；

（3）滤液中加入碳酸盐反应，过滤，得到碳酸锂固体和苛性碱溶液；

（4）用硫酸浸出滤饼，得到浸出液和滤渣；

（5）调整浸出液中镍、钴、锰的摩尔比；

（6）在惰性气体保护下，将调整镍、钴、锰的摩尔比以后的浸出液、氨水溶液与步骤（3）得到的苛性碱溶液并流至含有氨水溶液的反应釜中，在惰性气体保护下共沉淀制备三元材料前驱体；

（7）将三元材料前驱体干燥后，与步骤（3）得到碳酸锂固体混合焙烧，得到三元正极材料；

（8）用乙酸锌作为锌源，乙二醇甲醚或乙二醇甲醚与水的混合物作为溶剂，胺类作为稳定剂，与甲醇锂混合，升温，加入三元正极材料，静置，得到凝胶，经焙烧得到锌酸锂改性的三元正极材料；

步骤（2）中，浸出温度为10-100℃；

步骤（2）中，苛性碱为氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化钾；

步骤（3）中，碳酸盐为碳酸钾或碳酸钠；

步骤（8）中，胺类为单乙酸铵。

2.根据权利要求1所述的利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（1）中，正极材料中镍、钴、锰的摩尔比为5:2:3、3:3:3、6:2:2、8:1:1或4:2:2中的一种或多种；焙烧温度为450-700℃，焙烧时间为10-60min。

3.根据权利要求1所述的利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（2）中，苛性碱溶液的浓度为0.5-3mol/L；浸出时间为0.5-2h，浸出时苛性碱溶液与正极材料的液固比为4-12:1。

4.根据权利要求1所述的利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（3）中，反应温度为20-90℃，反应时间为10-60min。

5.根据权利要求1所述的利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（4）中，硫酸的摩尔浓度为0.5-3.5mol/L；浸出温度为50-100℃，浸出时间为30-240min，硫酸与滤饼的液固比为4-12:1。

6.根据权利要求1所述的利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（5）中，调整后的浸出液中，镍的浓度为1-4mol/L，镍、钴、锰的摩尔比为5:2:3、3:3:3、6:2:2、8:1:1或4:2:4；调整浸出液中镍、钴、锰的摩尔比时，以镍、钴和锰的硫酸盐、硝酸盐或盐酸盐的形式进行添加。

7.根据权利要求1所述的利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（6）中，惰性气体为氮气或氩气；氨水溶液的摩尔浓度为0.5-2.5mol/L，步骤（3）得到的苛性碱溶液的摩尔浓度为0.5-2.5mol/L，调整镍、钴、锰的摩尔比以后的浸出液的加入速度为1-8ml/min，氨水溶液的加入速度为1-8ml/min，苛性碱溶液的加入速度为2-20ml/min；并流前，含有氨水溶液的反应釜中的氨水溶液的体积占反应釜总体积的1/5-1/4。

8.根据权利要求1所述的利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（7）中，干燥温度为70-120℃，干燥时间为10-20小时；焙烧是在30-650℃焙烧3-6h，700-900℃再通入氩气焙烧7-15h。

9.根据权利要求1所述的利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（8）中，乙酸锌与单乙酸铵的摩尔比为0.5-1.5:1，甲醇锂与乙酸锌的摩尔比为2-2.5:1，乙二醇甲醚与乙酸锌的摩尔比为2-3:1。

10.根据权利要求1所述的利用废旧锂电池正极材料直接制备锌酸锂改性的三元正极材料的方法，其特征在于：步骤（8）中，用乙酸锌作为锌源，乙二醇甲醚或乙二醇甲醚与水的混合物作为溶剂，胺类作为稳定剂，与甲醇锂混合后常温搅拌10-40min，升温到50-90℃后加入三元正极材料，搅拌1.5-3h，静置30-50h，得到凝胶，于700-900℃焙烧60-180min，得到锌酸锂改性的三元正极材料。