[发明专利]一种回收老化阳离子无序富锂正极材料的系统和方法

说明书

本申请涉及一种回收老化阳离子无序富锂正极材料的方法，其包括：1)对老化阳离子无序富锂正极材料进行球磨，得到粉末状老化阳离子无序富锂正极材料；2)通过热冲击法处理粉末状老化阳离子无序富锂正极材料，得到粉末状阳离子无序富锂正极材料。本申请还涉及一种回收老化阳离子无序富锂正极材料的系统。本发明通过热冲击法处理老化阳离子无序富锂正极材料，可高效环保地对老化阳离子无序富锂正极材料进行再生，对于具有特定配方的正极材料而言，其容量可恢复至初始值的91.1％。

技术领域

本申请涉及新材料和锂电池技术领域，具体涉及一种回收老化阳离子无序富锂正极材料的系统和方法。

背景技术

自Goodenough博士在实验室中发现钴酸锂材料，并经由日本索尼公司实现商业化应用以来，锂离子二次电池对人们生活产生了巨大影响。各类便携式电子产品、交通工具及电力存储设施均将锂离子电池作为核心部件之一，尤其是近年新能源汽车替代燃油车的发展趋势下，对锂离子电池的需求再次出现了爆发式增长。

但是，锂离子电池的充放电性能会随着充放电循环次数增加而衰减，直至失效废弃。但锂离子电池中的正极材料大多数含有昂贵的不可再生的锂和过渡金属，如果不能有效回收，不仅浪费资源，还会造成严重的环境污染问题。

目前对锂离子电池回收的主要方法有干法回收和湿法回收。干法回收锂离子电池主要是将锂离子电池直接焚烧，然后回收有价值的金属元素，该方法存在二次环境污染、回收率低等问题。湿法回收锂离子电池主要是将废旧锂离子电池进行拆解后，分离集流体与活性物质层，然后再将回收正极材料进行热处理，最后将热处理后的产物进行酸浸泡，以回收有价值的金属元素。湿法回收存在容易产生废酸、成本高、容易产生二次污染等问题。

为此，本领域需要开发一种能高效环保地回收锂电池正极材料的系统和方法。

发明内容

本申请之目的在于提供一种通过热冲击法来回收老化阳离子无序富锂正极材料的方法。具体来说，本文所述的方法可包括对充放电循环多次即老化之后的阳离子无序富锂正极材料进行球磨，得到粉末状老化阳离子无序富锂正极材料。然后，在通电状态下，通过热冲击法将设置在膜状电热元件之间的粉末状老化阳离子无序富锂正极材料处理小于或等于10秒钟，得到粉末状阳离子无序富锂正极材料。本文所述的回收老化阳离子无序富锂正极材料方法反应时间极短。对所述粉末状阳离子无序富锂正极材料进行研磨，可使所述粉末状阳离子无序富锂正极材料的单个颗粒尺寸为5～30nm，团聚体尺寸为20～500nm。

本申请之目的还在于提供一种通过如上所述的方法制备阳离子无序富锂正极材料。

为了解决上述技术问题，本申请提供下述技术方案。

在一种实施方式中，本申请提供一种回收老化阳离子无序富锂正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括：

1)对老化阳离子无序富锂正极材料进行球磨，得到粉末状老化阳离子无序富锂正极材料；

2)通过热冲击法处理粉末状老化阳离子无序富锂正极材料，得到粉末状阳离子无序富锂正极材料；

其中，所述通过热冲击法处理粉末状的老化阳离子无序富锂正极材料包括将所述粉末状的老化阳离子无序富锂正极材料置于第一膜状电热元件和第二膜状电热元件之间，所述粉末状的老化阳离子无序富锂正极材料直接地或者间接地接触所述第一膜状电热元件和第二膜状电热元件，然后对所述第一膜状电热元件和所述第二膜状电热元件通直流电，在通电状态且在500-2000℃的温度下将所述粉末状前驱体混合物处理小于或等于10秒钟。

在步骤1)中，球磨时间为1-4小时，球磨的转速为240～360转每分钟。

在步骤2)中，可在通电状态且在500-2000℃的温度下将粉末状老化粉末状阳离子无序富锂正极材料处理1秒钟、2秒钟、3秒钟、4秒钟、5秒钟、6秒钟、7秒钟、8秒钟、9秒钟或者10秒钟。