[发明专利]一种利用废旧锂电池制备核壳型三元正极材料的方法

说明书

本发明涉及一种利用废旧锂电池制备核壳型三元正极材料的方法，属于废旧锂离子电池回收技术领域。本发明的方法包括以下步骤：(1)将废旧锂电正极材料分成两份，一份还原酸浸，另一份磨细并置于碱液中；(2)对浸出液除杂，往净化液中加入一定三元盐液，配置成一定比例的三元离子溶液；(3)将磨细的料浆置于反应釜中，再并流加入配置好的三元离子溶液、氨水和液碱，反应一段时间，过滤、洗涤、干燥；(4)在干燥的物料中加入一定碳酸锂，混匀、煅烧，即得核壳型三元正极材料。本发明能够充分利用废旧锂电正极材料，其工艺操作步骤简单、合成产品性能优越，成本较低、产品附加值高，适合工业化应用。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池回收技术领域，更具体地说，涉及一种利用废旧锂电池制备核壳型三元正极材料的方法。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，具有能量密度高、循环性能好等特点，因此被广泛应用于电子设备中。近些年来，随着新能源电动汽车快速发展，带动了锂离子电池用量的剧增，各国政府也相应出台了多项促进电动汽车发展的政策，从而进一步促进了锂离子电池的应用。可以预见，在不远的将来，锂离子电池即将迎来报废潮，这些废旧电池含有大量有价金属，特别是正极材料中，有价金属含量较高，回收利用的价值很高，对其进行回收利用刻不容缓。

当前，针对锂电池正极材料回收的方法主要是利用酸和还原剂浸出金属离子，然后再经过除杂、沉淀、萃取、结晶等工艺将各金属以盐的形式回收。该方法技术成熟，适应性较好，但存在工艺流程长，试剂消耗大、环保压力大和成本高等问题。一些研究为简化流程，降低成本，直接将浸出液除杂后合成三元前驱体，但是由于浸出液成分复杂，所合成的三元前驱体往往性能欠佳。

为了适应高能量密度和长循环性能电池的发展，核壳型三元正极材料应运而生。传统核壳型三元正极材料的制备首先是合成核壳型前驱体，通过配置不同浓度的金属盐溶液先合成高镍前驱体，然后再在其表面合成低镍前驱体。该方法工艺复杂，所制得的产品一致性较差，烧制的正极材料性能难以保证。为此，寻求一种简单、高效的核壳型三元正极材料制备方法具有重意义。

经检索，中国专利申请号为：201510161291.7，申请日为：2015年4月8号，发明创造名称为：全浓度梯度分布的核壳型多元锂离子电池正极材料及其制备方法。该申请案中正极材料的结构式为Li_aNi_xCo_yMn_1-x-yO₂@Li_bNi_mCo_nMn_1-m-nO₂，其中0.9≤a≤1.2,0.6≤x≤0.9,0.05≤y≤0.4,0.9≤b≤1.2,0.2≤m≤0.7,0.1≤n≤0.6，该正极材料形状为球形或类球形，结构为核壳型，其内核部分为全浓度梯度部分，直径为2～10μm；外壳部分为保护层部分，其保护层厚度为0.5～2μm，该保护层部分浓度为全浓度梯度终点浓度；从内核核心到外壳表面过程中，镍含量逐渐降低，钴含量及锰含量逐渐升高。其制备方法如下：(1)分别配制总浓度均为1～3mol/L含有镍盐、钴盐和锰盐的溶液A，溶液B及溶液C；(2)配制浓度为2～8mol/L的碱溶液；(3)配制浓度为1～12mol/L的络合剂溶液；(3)配制好的上述溶液进行混合，将所得反应液进行陈化反应，再用去离子水洗涤所得到的前驱体，然后进行干燥处理；(4)将上述锂离子电池正极材料的前驱体与锂源混合后进行烧结50h，烧结后得到全浓度梯度分布的核壳型多元锂离子电池正极材料。但是，采用该申请案的技术方案所制得的产品在一定程度上仍存在一致性较差的问题；同时，烧制的正极材料性能难以保证。

发明内容

1.要解决的问题

本发明的目的在于克服现有技术中制备核壳型三元正极材料时，存在工艺复杂、所制得的产品一致性较差、循环性能相对较差等问题的不足，提供了一种利用废旧锂电池制备核壳型三元正极材料的方法。采用本发明的技术方案能够有效解决上述问题，且能够充分利用废旧锂电正极材料，其工艺操作步骤简单、成本较低、产品附加值高，适合工业化应用。