[发明专利]一种废旧三元锂电池的回收以及再生的方法

说明书

本发明提供了一种废旧三元锂电池的回收以及再生的方法，首先将硫脲、有机醇混合，形成低共熔溶剂(DESs)，将粉碎的正极极片溶于所述低共熔溶剂中，加热搅拌得到溶有正极粉末的DESs溶剂。向溶有正极粉末的EDSs溶剂中加入一定质量的CoCl₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O、MnCl₂·4H₂O，调整金属量至Ni、Co、Mn摩尔比为8：1：1，投入氢氧化钠并在氮气为保护气的条件下制备得到三元材料前驱体，按摩尔比加入氢氧化锂，并高温烧结，得到再生的三元材料，并将再生得到的正极材料组装成电池。本发明所述制备方法操作简单，制备成本低，可大规模生产，所得锂离子电池正极材料形貌可控，具有较好的晶型和良好的电池充放电性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种废旧锂电池的回收以及再生的方法。

背景技术

锂离子电池是通过锂离子在负极和正极之间来回嵌入和脱嵌来进行工作的，是一种二次电池。锂离子电池具有高电压、高容量、高能量密度、高稳定性、循环寿命长、体积小、充电时间短、工作温度范围广等优点，受到研究者的广泛关注。锂电池在太阳能电站、风力、火力和水力的储能电源系统以及军事装备、航空航天、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动工具等多个领域得到了广泛的应用。

2010年，中国锂离子电池的产量约为26.8亿只，这个数量飙升到2020年的188.5亿只。在各类锂离子电池中，钴酸锂(LiCoO₂)基锂离子电池因其放电电压高且稳定、能量密度高、合成工艺简单等特点，占据了较大的市场份额。然而，作为商业正极材料，LiCoO₂基材料的价格相对较高。此外，LiCoO₂基材料的回收困难，废旧锂电池产生大量的LiCoO₂基材料废物。因此，有必要从LiCoO₂基锂离子电池中回收LiCoO₂基材料，这样既可以降低成本，又可以减轻污染。值得注意的是，回收的关键因素是LiCoO₂基材料的溶解。此外，将溶解的LiCoO₂基材料直接再生成正极电极材料，可以实现LiCoO₂基材料电池的再生，解决溶解金属的再生问题，实现废旧锂电池的“重生”。

低共熔溶剂(DESs)是溶解LiCoO₂基材料的潜在替代品之一。DESs是由两种或者两种以上的，由氢键给体和氢键受体组成的低共熔混合物。DESs的性质由其组分决定，可以设计具有可生物降解、生物相容性、成本效益以及无毒的DESs。因此，DESs被视为有机溶剂和离子液体的替代品。

LiCoO₂基材料主要有钴酸锂，锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料。

发明内容

本发明提供了一种一种废旧三元锂电池的回收以及再生的方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：一种废旧三元锂电池的回收以及再生的方法，包括以下步骤：

S1将硫脲、有机醇混合，形成低共熔溶剂(DESs)；

S2将废旧三元镍钴锰锂电池材料正极极片粉碎成碎片，将所述碎片加入所述低共熔溶剂中加热搅拌；

S3将步骤S2中铝片分离出来，剩余浑浊溶液经过离心分离得到含有正极材料的低共熔溶剂；

S4检测S3中得到的正极材料中镍、钴、锰金属的含量，进行补足，并制备为三元材料前驱体；

S5将步骤S4得到的所述三元材料前驱体用乙醇或去离子水洗涤三次，并转移到烘箱中干燥；

S6将干燥好的所述三元材料前驱体与氢氧化锂按照摩尔比混合均匀，将其至于马弗炉中，在氧气气氛下进行烧结，制备得到三元材料；