[发明专利]一种再生锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种再生锂离子电池正极材料，由再生锂合金金属氧化物和氧化铝包覆层组成，所述氧化铝包覆层的物质的量为所述再生锂合金金属氧化物的0.5％～2％。本发明的氧化铝包覆均匀，并且相互交错构成均匀的网络结构，此结构既可以阻止正极材料与电解液的接触而造成的正极材料的溶解，又可以形成Li‑Al‑O快离子导体化合物，为锂离子的传输提供通道，提高电子的转移速率，避免了正极材料表面杂质离子对锂离子嵌入与脱出的阻碍作用，所以本发明的再生锂离子电池正极材料的电化学性能得到有效改善，有利于实现资源循环再利用。另外，本发明的制备方法可以实现在空气气氛中一步包覆形成氧化铝包覆层，工艺简单，降低成本。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池回收领域，更具体地，涉及一种再生锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池广泛应用于手机、笔记本电脑、摄像机、数码相机等移动电子设备，逐渐取代了航空、航天、航海、医疗设备和军事设备领域的传统电池。特别是随着插电式混合动力和纯电动汽车的兴起，在不久的将来，锂离子电池有望主宰市场。

锂离子电池的使用寿命约为2～4年，在锂离子电池使用2～4年后锂离子电池中就会发生电极膨胀现象，导致活性物质层结构阻塞和失活，锂离子电池的循环特性急剧下降，耗费的锂离子电池就会成为电子废弃物。有研究预计，到2020年动力锂电池报废量将达32.2Gwh，约50万吨，到2023年，报废量将达到101Gwh，约116万吨，因此，废旧动力电池回收迫在眉睫。

以废旧锂离子电池为原料，再生合成锂离子电池正极材料是一条非常可取的途径，这样不仅有利于减轻环境的压力，而且可以实现资源的循环再利用，一举两得。然而由于再生合成的正极材料中含有较多的杂质元素，严重影响了再生正极材料的电化学性能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种再生锂离子电池正极材料及其制备方法，所述再生锂离子电池正极材料的电化学性能明显得到改善。

本发明提供了一种再生锂离子电池正极材料，由再生锂合金金属氧化物和氧化铝包覆层组成，所述氧化铝包覆层的物质的量为所述再生锂合金金属氧化物的0.5％～2％。

上述技术方案中，将再生锂合金金属氧化物用氧化铝包覆且控制氧化铝的量，则不会因为包覆量太少导致包覆不完全，从而导致再生正极材料电化学性能不佳；也不会因为包覆量过多从而导致正极材料表面会出现不同程度的团聚现象，增加电极材料的极化作用，使材料的电化学性能变差。当包覆量为0.5％～2％时，氧化铝包覆层包覆均匀，并且相互交错构成均匀的网络结构，此结构既可以阻止正极材料与电解液的接触而造成的正极材料的溶解，又可以形成Li-Al-O快离子导体化合物，为锂离子的传输提供通道，提高电子的转移速率，避免了正极材料表面杂质离子对锂离子嵌入与脱出的阻碍作用。

优选地，所述再生锂合金金属氧化物为镍钴铝酸锂。镍钴铝酸锂作为锂离子电池正极材料，比常用的锂铁磷酸盐和镍钴二元复合材料性能更优，更具有前景。

优选地，所述再生锂离子电池正极材料的通式为LiNi_0.8Co_0.2-xAl_xO₂@(0.5％～2％)Al₂O₃，其中0<x<0.2。

更优选地，所述再生锂离子电池正极材料分子式为LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂@(0.5％～2％)Al₂O₃。此时三元正极材料具有容量高，循环稳定性好，成本低等优点，且具有良好的倍率性能和高温性能，被认为是最具吸引力和发展前景的正极材料之一。

本发明还提供上述再生锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：