[发明专利]一种废旧动力锂离子电池三元正极材料的回收再生方法

权利要求书

1.一种废旧动力锂离子电池三元正极材料的回收再生方法，其特征在于，包括如下歩骤：

(1)废弃动力锂离子电池正极极片的提取：将放电完全的废弃三元动力电池拆解去壳后，将正极极片、负极极片、隔膜从电芯中分离出来；将所述的正极极片粉碎、筛分后，得到三元正极材料、粘结剂、导电剂及少量铝粉的混合物A；

(2)三元正极材料废料的提纯：把步骤(1)得到的混合物A，放置于高温焚烧炉中，在氧化气氛下进行高温焚烧处理，经过自然冷却、筛分后，得到三元正极材料与极少量铝的混合物B；将所述混合物B放置于浓度为4-10mol/L的氢氧化钠溶液中，除去少量铝粉，经过清洗、离心、干燥、合批后，得到提纯的三元正极材料废料C；

(3)三元正极材料废料C主元素分析：分析测试步骤(2)得到的三元正极材料废料C中锂、镍、钴、锰的元素含量；

(4)干燥凝胶制备：

4a)称取一定量的步骤(2)提纯后的三元正极材料废料C及助熔剂；按照三元正极材料废料C质量的0.5-5wt％，称取相应量的助熔剂；

4b)根据步骤(3)的测试结果，按照步骤4a)中称取的三元材料废料C中镍、钴、锰摩尔含量的5-20％，称取相应摩尔量的可溶性镍盐、钴盐、锰盐；

4c)根据步骤4a)、步骤4b)中的镍钴锰总摩尔数与锂的摩尔比为1：1.03的比例，扣除步骤4a)三元正极材料废料C中的锂后，再补充称取相应量的可溶性锂盐；

4d)称取所述步骤4b)、步骤4c)中的可溶性镍盐、钴盐、锰盐、锂盐的总摩尔数的1.5-2倍量的柠檬酸；

4e)将步骤4b)、步骤4c)、步骤4d)称取的可溶性镍盐、钴盐、锰盐、锂盐以及柠檬酸，溶于水中并充分混合，形成墨绿色溶液，配制成金属离子总浓度为2-4mol/l的溶液；

4f)在机械搅拌的条件下，向步骤4e)所述墨绿色溶液加入步骤4a)称取的三元材料废料C及助熔剂，并剧烈搅拌，调节成均匀的悬浊液，然后用氨水调节溶液的pH值至7-8，加热至60-100℃并不断蒸发水分，得到凝胶体D；

4g)将步骤4f)所述凝胶体D在80～150℃下真空旋转干燥6-10小时，得到干凝胶体E；

(5)三元正极材料废料再生：将步骤4g)得到的干凝胶体E分装入坩埚或匣钵中，然后转入高温烧结炉，以2-5℃/min的速率升温至750-1000℃之间，在氧化气氛下，烧结10-20小时；然后经过冷却、破碎、筛分后，即得到再生后的三元正极材料成品。

2.根据权利要求1所述的一种废旧动力锂离子电池三元正极材料的回收再生方法，其特征在于，步骤(2)所述三元正极材料废料的提纯方法中，所述氧化气氛是空气、氧气或者空气和氧气的混合气氛；所述高温焚烧处理的温度为200-600℃之间。

3.根据权利要求1所述的一种废旧动力锂离子电池三元正极材料的回收再生方法，其特征在于，步骤(3)所述的三元正极材料废料的主元素分析方法，为化学滴定法、ICP-AES、AAS中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种废旧动力锂离子电池三元正极材料的回收再生方法，其特征在于，步骤(4)所述的干燥凝胶制备方法，所述助熔剂选自四氟化锆、二氟化镁、三氟化铝、氧化硼、硼酸、偏硼酸锂、硼酸锂中的一种或多种，所述助熔剂用量为所述三元正极材料废料C质量的0.1-5％。

5.根据权利要求1所述的一种废旧动力锂离子电池三元正极材料的回收再生方法，其特征在于，步骤(4)所述的干燥凝胶制备法中，所述可溶性镍盐、钴盐、锰盐分别为镍、钴、锰三种金属所对应的硝酸盐、乙酸盐、氯化盐和硫酸盐中的一种或多种；所述可溶性镍盐、钴盐、锰盐的总金属离子摩尔数为所述三元正极材料废料中镍钴锰总摩尔数的5％-20％之间。

6.根据权利要求1所述的一种废旧动力锂离子电池三元正极材料的回收再生方法，其特征在于，步骤(4)所述的干燥凝胶制备法中，所述可溶性锂盐为乙酸锂、硝酸锂中的一种或两种。