[发明专利]废旧锰酸锂电池正极材料修复再生方法、正极材料及锂离子电池

说明书

本发明公开了废旧锰酸锂电池正极材料修复再生方法、正极材料及锂离子电池。本发明废旧锰酸锂电池正极材料的修复再生方法，包括如下步骤：将废旧锰酸锂电池正极材料、锂添加剂和锰添加剂混合后进行高温固相合成处理，处理完毕实现修复再生。本发明修复再生后的材料具有良好的结构稳定性，修复方法简单，对环境友好；将修复再生后的材料用作锂离子电池的正极材料，组装锂离子电池，表现出较好的循环稳定性，电池容量保持率高；本发明方法流程短，节约回收成本，易于实现工业化应用。

技术领域

本发明涉及资源回收利用技术及电化学电池电极的修复再生领域，尤其涉及一种废旧锰酸锂电池正极材料的修复再生方法、正极材料及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有高能量和功率密度、长循环寿命、操作简单和环境友好等特征，已成为电气化交通运输和大规模储能的储能器件。随着新能源汽车的需求和产量不断攀升，锂离子电池在纯电动汽车、混合电动汽车和插入式混合电动汽车的需求量和生产量与日俱增。动力汽车退役后将产生大量废旧锂离子电池。绿色、高效、低成本回收这些废弃物，不仅可以避免其对环境和人体健康的潜在威胁，而且能够为锂离子电池的生产提供原材料、降低对一次矿石资源的依赖、促进电池行业可持续发展。

目前修复废旧层状锂离子电池正极材料的方法一般先将废旧锂离子电池进行拆解等预处理得到含活性物质的正极片，分离铝箔后得到正极材料，添加锂盐后通过高温固相合成技术或水热合成等方法对其电化学性能进行修复。但对于锰酸锂电池，在高电极电位下，在酸杂质存在的情况下，歧化反应将使锰从尖晶石电极中溶解；因此退役后的锰酸锂体系其正极成分复杂，难以通过补锂的处理方式对废旧锰酸锂电池进行容量修复。此外，LiMn₂O₄因为其成本低、环境友好、高的理论容量，被视为很有前途的LiCoO₂替代正极材料。然而其结构稳定性较差，导致在充放电过程中存在不可逆的相变。因此急需开发新的回收策略，研发一种提高废旧锰酸锂结构稳定性的修复再生方法。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种废旧锰酸锂电池正极材料的修复再生方法、正极材料及锂离子电池，利用该修复再生方法得到的锰酸锂材料具有良好的结构稳定性，修复方法简单，对环境友好；将制备的材料用作锂离子电池的正极材料，组装锂离子电池后表现出较好的循环稳定性，电池容量保持率高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种废旧锰酸锂电池正极材料的修复再生方法，包括如下步骤：

将废旧锰酸锂电池正极材料、锂添加剂和锰添加剂混合后进行高温固相合成处理，处理完毕实现修复再生。利用本发明修复再生方法得到的锰酸锂材料具有良好的结构稳定性，修复方法简单，对环境友好。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

优选地，所述锂添加剂为碳酸锂、草酸锂、氢氧化锂、磷酸锂和氟化锂中任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述锰添加剂为二氧化锰、氧化亚锰、四氧化三锰、硫酸锰、碳酸锰、氢氧化锰、草酸锰和硝酸锰中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述锰酸锂电池正极材料与所述锂添加剂的摩尔比为1:(0.01～1)，例如1:0.01、1:0.05、1:0.09、1:0.1、1:0.2、1:0.3、1:0.5、1:0.7或1:0.8等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1:(0.1～0.5)，如1:(0.1～0.4)、1:(0.1～0.2)、1:(0.2～0.4)、1:0.1、1:0.2或1:0.4。