[发明专利]用废旧锂离子电池合成高性能锂离子电池正极材料的方法

说明书

本发明属于锂离子电池回收、锂离子电池正极材料合成领域，公开了一种用废旧锂离子电池合成高性能锂离子电池正极材料的方法，包括以下步骤：(1)处理得到废旧锂离子电池正极材料；(2)对各金属元素的含量进行检测；(3)根据预先设定的目标锂离子电池正极材料基体的组成，添加其他原料以补充元素；(4)将组分调控后的材料，浸泡在表面处理剂中，经过充分搅拌，然后加热蒸发、接着煅烧，从而得到同时实现组分调控及表面处理的锂离子电池正极材料产物。本发明通过对方法的整体流程工艺设计改进，基于组分调控及表面处理实现退役电池正极材料的再回收，简化了工艺流程、避免二次污染，合成的材料具有比退役前原始材料更优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池回收、锂离子电池正极材料合成领域，更具体地，涉及一种用废旧锂离子电池合成高性能锂离子电池正极材料的方法，利用退役锂离子电池正极材料作为原材料合成高性能的正极材料。

背景技术

锂离子电池具有高的能量密度和功率密度，被广泛应用于消费电子产品、大规模储能、电动汽车、5G等领域。随着上述领域的发展，对于锂离子电池的需求也逐年剧增。而锂离子电池的平均寿命为3-5年，随着各种产业发展，将会在未来产生大量的退役锂离子电池，电池材料的回收再生利用具有重大的环保价值和经济效益。

目前常用的废旧锂离子电池关键材料的回收方法主要是元素回收，通过湿法冶金和火法冶金的方法将退役电池正极材料转化为锂电领域上游原材料重新用于正极材料的生产，上述方法过程复杂、耗能较高、效率较低、且存在二次污染。此外存在部分再生方法，申请号为201310007896.1的发明名称为“一种直接回收并修复锂离子电池正极材料的方法”，通过元素补充的方式对正极进行煅烧修复或水热修复，该方法只对材料的元素进行补充，未进行进一步处理，修复后材料性能有限，仅能恢复至初始水平。申请号为201910142179.7的发明名称为“一种再生正极材料及其制备方法与包含该再生正极材料的锂离子电池”，该法利用碱液对正极物质进行处理，再与硼酸及添加剂反应煅烧，碱液的大量使用存在对于环境的污染；且其元素比例仅根据初始材料原始比例进行补充，未能进一步考虑改变元素比例得到性能更为优异的正极材料。申请号为202011395335.X的发明名称为“锂离子电池正极材料再生方法、正极材料和锂离子电池”，该法将正极极片直接粉碎，得到正极材料和集流体碎片混合物(集流体为铝)，煅烧得到前驱体，再进行补锂煅烧，最后得到掺杂铝的再生正极材料；该方法仅实现了铝元素的掺杂改性，并未实现其它元素掺杂改性，且也仅添加锂源，未能实现对于其它金属元素的调控。申请号为201510242512.3的发明名称为“利用锂离子电池正极废料合成的金属掺杂镍钴锰酸锂及其制备方法和用途”，该法同样是通过元素补充以及掺杂来对正极材料性能进行修复，未对材料界面进行调控，而界面对于正极材料电化学性能具有重要的影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种用废旧锂离子电池合成高性能锂离子电池正极材料的方法，其中通过对方法的整体流程工艺设计改进，基于组分调控及表面处理实现退役电池正极材料的再回收。相对于传统的湿法回收和干法回收，本发明中退役电池正极材料再生利用的方法以退役锂离子电池正极材料作为原材料，通过添加锂、镍、钴、锰等元素，并对其进行表面处理，能够合成电化学性能优异的正极材料，与现有技术相比解决了回收工艺复杂、二次污染等问题；本发明基于组分调控及表面处理原理，采用了简单的热处理方法将退役锂离子电池正极材料作为原材料合成全新的高性能正极材料，该正极材料由元素组成满足预先设定的目标锂离子电池正极材料基体和位于基体表面的包覆层构成，简化了工艺流程、避免二次污染，合成的材料具有比退役前原始材料更优异的电化学性能。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种利用废旧锂离子电池正极材料合成锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)从废旧锂离子电池中获取需要回收再生的正极极片，得到废旧锂离子电池正极材料；

(2)对所述步骤(1)得到的所述废旧锂离子电池正极材料中所含的各金属元素的含量进行检测，得到各金属元素的摩尔比；