【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及退役鋰離子電池回收，具體涉及一種廢舊鈷酸鋰正極材料的回收及高壓再生技術(shù)。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池(libs)因其高的體積能量密度、優(yōu)異的循環(huán)性能和高庫(kù)倫效率被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車領(lǐng)域。預(yù)計(jì)2026年，全球libs市場(chǎng)將擴(kuò)大到1166億美元，由于libs平均壽命為5-10年，大量libs將在不久的將來(lái)退役。廢libs含有有毒重金屬和有機(jī)溶劑，如果以焚燒或土壤填埋等不合理的方式處理，將對(duì)環(huán)境和人類健康構(gòu)成一定威脅。同時(shí)，戰(zhàn)略性鈷、稀缺的鋰和其他金屬資源使廢libs成為許多金屬元素的二次來(lái)源。因此，科學(xué)有效地回收廢libs不僅減少環(huán)境污染，還可以緩解資源短缺問題，對(duì)促進(jìn)鋰離子電池可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義。
2、目前，退役鋰離子電池正極材料的回收方法主要分為破環(huán)性和非破壞性工藝。破壞性工藝包括火法冶金和濕法冶金。火法冶金工藝基于正極材料在高溫下發(fā)生裂解，晶體結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而將正極材料的有價(jià)金屬以氧化物或合金的形式進(jìn)行回收。該工藝的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)大生產(chǎn)，但存在能耗高、產(chǎn)品純度低、產(chǎn)生有毒廢氣等問題。濕法冶金通常在水化學(xué)中進(jìn)行，通過(guò)酸浸和分離過(guò)程提取鹽形式的有價(jià)金屬。盡管濕法冶金具有產(chǎn)品純度高、產(chǎn)量高和能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但腐蝕性氣體排放、復(fù)雜性和廢水產(chǎn)生阻礙了其應(yīng)用。近年來(lái)，直接再生作為一種無(wú)損回收技術(shù)，正得到越來(lái)越多的關(guān)注。活性li+的損失和層狀結(jié)構(gòu)的不可逆相變被認(rèn)為是導(dǎo)致循環(huán)性能衰減的關(guān)鍵因素。與上訴兩種破壞工藝相比，直接再生可以恢復(fù)廢舊正極材料的晶體結(jié)構(gòu)，而不會(huì)破壞顆粒分解成元素鹽，從而提高
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種退役鋰離子電池鈷酸鋰正極材料的修復(fù)再生方法，以解決傳統(tǒng)回收工藝中環(huán)境污染嚴(yán)重、工藝流程復(fù)雜的技術(shù)問題。本專利技術(shù)制備工藝簡(jiǎn)單，流程短，環(huán)境友好。
2、為達(dá)此目的，本專利技術(shù)具體技術(shù)方案如下：
3、一種退役鋰離子電池鈷酸鋰正極材料的修復(fù)再生方法，所述方法包含以下步驟：
4、s1、將退役鋰離子電池充分放電后拆解分離，得到廢舊鈷酸鋰正極片；
5、s2、將所得的正極片在馬弗爐中熱處理以去除聚偏二氟乙烯(pvdf)粘結(jié)劑和導(dǎo)電碳，分離鋁箔和正極片的活性物質(zhì)，獲得廢舊鈷酸鋰粉末；獲得的廢舊鈷酸鋰粉末標(biāo)記為s-lco(lixcoo2：0.5≤x≤1)；
6、s3、將廢舊鈷酸鋰粉末、鋰源、錳源按照一定的化學(xué)計(jì)量比(其中鋰源需過(guò)量3-5％)加入到球磨罐中，再向其中加入50-300ul的乙醇溶液，進(jìn)行球磨攪拌，隨后干燥研磨得到前驅(qū)體；
7、s4、將得到的前驅(qū)體放入馬弗爐中在700-950℃煅燒，煅燒時(shí)間8-12小時(shí)，再均勻研磨得到尖晶石狀limxmn2-xo4(m＝ni、co)包覆的高壓鈷酸鋰正極材料lnmo-lco、lcmo-lco。
8、進(jìn)一步地，步驟s1中的退役鋰離子電池浸泡在5％的氯化鈉溶液中徹底放電，在充滿氬氣的手套箱中拆解得到鈷酸鋰正極片，用碳酸二乙酯(dec)沖洗正極片以去除殘留的電解液。
9、進(jìn)一步地，步驟s2中熱處理的溫度為400-700℃，熱處理時(shí)間為1-5小時(shí)。
10、進(jìn)一步地，步驟s3中球磨時(shí)間為至少30分鐘，球磨轉(zhuǎn)速為20-40r/min，在烘箱中干燥，干燥溫度為50-80℃，干燥時(shí)間為1-6小時(shí)。
11、進(jìn)一步地，步驟s3中的鋰源可以為碳酸鋰、硝酸鋰、乙酸鋰、氫氧化鋰中的一種；錳源可以為三氧化二錳、草酸錳、二氧化錳、四氧化三錳、乙酸錳、碳酸錳、硫酸錳中的一種；鎳源可以為硝酸鎳、乙酸鎳、碳酸鎳、氧化鎳、氫氧化鎳中的一種。
12、進(jìn)一步地，步驟s4中尖晶石包覆層的含量為本體lco的(x)wt％，其中0.5＜x＜5。
13、利用所述的退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法所得的高壓鈷酸鋰正極材料，根據(jù)表面尖晶石包覆比例的不同，將高壓鈷酸鋰正極材料標(biāo)記為x％-lnmo、x％-lcmo，其中0.5＜x＜5。
14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果在于：
15、1.本專利技術(shù)所提供的一種退役鋰離子電池鈷酸鋰正極材料的修復(fù)再生方法，所述方法在不破壞廢舊鈷酸鋰正極材料的結(jié)構(gòu)下，對(duì)其回收和直接再生。采用球磨和固相燒結(jié)直接對(duì)廢舊鈷酸鋰修復(fù)再生，既實(shí)現(xiàn)了層狀結(jié)構(gòu)的恢復(fù)，又在鈷酸鋰表面形成尖晶石相。尖晶石包覆使得再生鈷酸鋰在高壓下有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。所述方法制備工藝簡(jiǎn)單，流程短，再生性能良好，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
16、2.本專利技術(shù)所提供的一種退役鋰離子電池鈷酸鋰正極材料的修復(fù)再生方法，所述方法制備的再生鈷酸鋰在4.6v高壓下具有可觀的放電比容量：在1c充放電倍率下放電比容量達(dá)190.4mah/g(1c＝270ma/g)。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種退役鋰離子電池鈷酸鋰正極材料的修復(fù)再生方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法，其特征在于，步驟S1中將退役鋰離子電池浸泡在5％的氯化鈉溶液中徹底放電，在充滿氬氣的手套箱中拆解得到鈷酸鋰正極片，用碳酸二乙酯(DEC)沖洗正極片以去除殘留的電解液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法，其特征在于，步驟S2中熱處理的溫度為400-700℃，熱處理時(shí)間為1-5小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法，其特征在于，步驟S3中的鋰源可以為碳酸鋰、硝酸鋰、乙酸鋰、氫氧化鋰中的一種；錳源可以為三氧化二錳、草酸錳、二氧化錳、四氧化三錳、乙酸錳、碳酸錳、硫酸錳中的一種；鎳源可以為硝酸鎳、乙酸鎳、碳酸鎳、氧化鎳、氫氧化鎳中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法，其特征在于，步驟S3中球磨時(shí)間為至少30分鐘，球磨轉(zhuǎn)速為20-40r/min，在烘箱中干燥，干燥溫度為50-80℃，干燥時(shí)間為1-6小時(shí)
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法，其特征在于，步驟S4中尖晶石包覆層的含量為本體LCO的(x)wt％，其中0.5＜x＜5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法所得的高壓鈷酸鋰正極材料，其特征在于，根據(jù)表面尖晶石包覆比例的不同，將高壓鈷酸鋰正極材料標(biāo)記為x％-LNMO、x％-LCMO，其中0.5＜x＜5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法，其特征在于，高壓再生鈷酸鋰電池正極材料。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種退役鋰離子電池鈷酸鋰正極材料的修復(fù)再生方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法，其特征在于，步驟s1中將退役鋰離子電池浸泡在5％的氯化鈉溶液中徹底放電，在充滿氬氣的手套箱中拆解得到鈷酸鋰正極片，用碳酸二乙酯(dec)沖洗正極片以去除殘留的電解液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法，其特征在于，步驟s2中熱處理的溫度為400-700℃，熱處理時(shí)間為1-5小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述退役鋰離子電池中鈷酸鋰正極的修復(fù)再生方法，其特征在于，步驟s3中的鋰源可以為碳酸鋰、硝酸鋰、乙酸鋰、氫氧化鋰中的一種；錳源可以為三氧化二錳、草酸錳、二氧化錳、四氧化三錳、乙酸錳、碳酸錳、硫酸錳中的一種；鎳源可以為硝酸鎳、乙酸鎳、碳酸鎳、氧化鎳、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李麗，孫思勝，范二莎，陳人杰，吳鋒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。