[发明专利]处理锂离子电池的正极材料的方法

说明书

本发明公开了处理锂离子电池的正极材料的方法的示例。在一个示例中，正极材料在浓氢氧化锂溶液中在压力下被加热。加热之后，正极材料从浓氢氧化锂溶液中分离出来。分离之后，在碱性溶液中漂洗所述正极材料。漂洗之后，将所述正极材料干燥和烧结。

本申请是申请号为201580049244.1（国际申请号为PCT/US2015/044103）、申请日为2015年8月6日、发明名称为“回收锂离子电池的正极材料的方法（变更后）”的发明专利申请的分案申请；

关于联邦政府资助研究或开发的声明

美国政府在本发明中具有已付费许可，并且有权在有限的情况下要求专利所有者按照如能源部授予的创新研究奖DE SC-0006336的条款所规定的合理条款许可他人。

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域，更具体地说是回收锂离子电池的正极材料。

背景技术

锂离子电池为从汽车到智能手机的产品提供动力。这些电池可以在许多循环后再充电，耐受各种环境因素，并且具有相对长的使用寿命。然而，它们最终会失效或在失效之前被丢弃，因此造成了显著和不断增长的废物流。针对这种情况，环境法规、工业标准和收集服务已经兴起以促进锂离子电池的再循环。

发明内容

本发明公开了回收锂离子电池的正极材料的方法的示例。在一个示例中，正极材料在浓氢氧化锂溶液中在压力下被加热。加热之后，正极材料从浓氢氧化锂溶液中分离出来。分离之后，在碱性溶液中漂洗所述正极材料。漂洗之后，将所述正极材料干燥和烧结。

附图说明

图1示出了根据本公开的实施方式的回收锂离子电池的方法的示例。

具体实施方式

图1示出了回收先前使用的锂离子电池的正极材料的示例性方法10的各个方面。所示的示例对于基于镍-锰-钴（NMC）化学组成的正极材料来说，某种程度上是最佳化的，其中正极材料包括锂镍锰钴氧化物（NMC：Li[Ni(1/3)Co(1/3)Mn(1/3)]O₂具有1:1:1的Ni:Co:Mn比例，并且存在具有不同金属比例的许多种类，例如6:2:2、5:2:3、4:2:2及其它）作为电活性材料。然而，所示方法的所有方面也可应用于其它化学组成的正极。其它正极材料的示例包括但不限于镍处于+3氧化态的其它材料。

在方法10中的12，获取一定量的先前使用的正极材料。正极材料可以从任何合适的源中获取，例如锂离子电池废料或再循环流。在其他实施方式中，可以从普通废物或再循环流中获取正极材料。在一些情况下，可以从超过推荐的保存期限或推荐的最大再充电循环次数的电池中获取正极材料。

在12处进行的获取可以包括拆卸一个或多个锂离子电池和取出该电池中的正极材料。通常情况下，锂离子电池包括壳体，其支撑正极外部端子和负极外部端子并且封闭正极、负极以及非水电解质溶液。正极外部端子可通过壳体连接到正极，而负极外部端子可通过壳体连接到负极上。根据电池结构，壳体可以通过切割、钻孔和/或撬开来开口，以暴露正极材料、负极材料和电解质。在一些实施方式中，壳体可以在低氧气和/或低湿度的气氛下被开口。例如，壳体可以在氮气、氩气或二氧化碳的覆盖下被开口。这样的措施可以有助于防止负极材料（其可以包括金属锂或锂嵌入的碳）燃烧或释放不希望的热量。

通常，在12处进行的获取包括去除壳体、外部端子、非水电解质和负极。如果需要，这些组分可以被单独回收。去除壳体、外部端子、非水电解质和负极后留下正极，正极可以包括负载在铝或其它金属/导电箔基板上的正极材料。正极材料还可以包括大量的聚合物粘合剂（例如，含氟聚合物或苯乙烯聚丁二烯）。