[发明专利]一种废旧钴酸锂正极材料的回收再生方法

说明书

本发明公开一种废旧钴酸锂正极材料的回收再生方法，将废旧钴酸锂电池正极片置于乙二醇中，氧气气氛下超声浸出，结束后过300目筛网，筛下物真空干燥，得到废旧钴酸锂正极粉末，将异丙醇锂和废旧钴酸锂正极置于乙醇中，同时加入五氧化二钽、氧化钌、氟化镁、TEMPO，搅拌2～3h，将上述体系进行微波处理，自然降温后，用丙酮和乙醇依次反复清洗3次，再用去离子水清洗3次，得到补锂改性后的再生高电压正极材料；本发明实现了协同再生的双功能高电压正极钴酸锂材料的制备，借助加入混合物对微波吸波性不同，定向可控的重塑钴酸锂的空间层状结构，使其占据层状结构的不同位置，从而起到加快锂离子传输速率、提高锂离子电池的高电压结构稳定性的效果。

技术领域

本发明涉及一种废旧钴酸锂正极材料的回收再生方法，属于锂离子电池材料回收再利用领域。

背景技术

LiCoO₂因具有合成工艺简单、初始库伦效率高、循环稳定性好、充放电压稳定、电压平台和体积能量密度高等优点，广泛应用在数码电子产品领域。然而，LiCoO₂服役期间反复充放电会产生晶体结构塌陷、金属元素溶解和副反应加剧等现象导致电池报废，这意味着有更多的废旧LiCoO₂电池产生。废旧LiCoO₂电池中有毒金属元素和有机物会污染土壤、空气，甚至地下水，造成严重的环境问题和损害人类身体健康。同时在全球Co、Li资源短缺的情况下，将含有丰富有价金属元素的废旧LiCoO₂电池回收再利用可减轻资源压力。而我国消费电子产品所使用的锂离子电池只有不到10％被回收，因此回收废旧LiCoO₂电池意义重大。

目前，废旧锂离子电池正极材料回收方法包括火法回收、湿法回收和材料再生。火法回收是指将废旧锂离子电池通过高温热解，以金属及其化合物的形式回收金属元素，在此过程中，混合的废旧锂离子电池可转化为金属氧化物、纯金属或者碳酸锂，虽然火法回收操作简单，生产率高，但是存在能耗高、排放有害气体和设备要求高的缺点；湿法回收是将废旧锂离子电池电极材料溶于化学试剂中，选择性分离浸出液中金属元素的回收方法，但是，流程长且有二次污染风险；材料再生是以废旧锂离子电池正极材料为原料，经过一系列物理化学处理，从而得到可再次用于组装电池的材料，分为直接再生法和间接再生法。其中，直接再生法是指废旧LiCoO₂正极材料粉末直接经热处理得到具有活性的再生LiCoO₂材料。根据热处理方式的不同，直接再生法包括高温固相合法成、炭热还原法-真空热解法、水热-固相联合法和电化学补锂再生法，Nie等人将废旧LiCoO₂粉末与Li₂CO₃按Li/Co摩尔比1.05混合，该混合粉末在850～950℃空气中煅烧12h，球磨筛分后得到了再生LiCoO₂。水热-固相联合法即水热法和短时间退火联合，这种新方法是由Shi等提出，即将废旧LiCoO₂和LiOH溶液在高压釜内以一定温度反应一段时间获得LiCoO₂粉末，水洗干燥，以5℃/min退火得到最终成品LiCoO₂。高温固相合成直接再生LiCoO₂是目前最常用的再生方法，此方法无需酸浸处理、操作简单、成本较低，但是混锂步骤不均匀会导致最终产物不均匀，存在一定的缺陷，并且烧结时间长，再生LiCoO₂的电化学性能有待提高。因此，利用直接再生技术回收废旧电池材料仍需不断探索。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明提供一种废旧钴酸锂正极材料的回收再生方法，可以在温和条件下，直接对废旧钴酸锂正极材料进行回收再生，操作简单，可大规模实施。

本发明具体技术方案如下：

一种废旧钴酸锂正极材料的回收再生方法，具体步骤如下：