废旧正极材料的再生方法和正极材料与流程

本申请涉及废旧电池回收，特别涉及一种废旧正极材料的再生方法和正极材料。

背景技术：

1、锂离子电池作为二次能源因具有较好的能量密度、倍率性能和循环寿命，已广泛应用于电动汽车、无人机、手机、平板电脑以及笔记本电脑等领域。随着电动汽车产业的发展，锂电池尤其是具有高比能量的三元锂电池产量日渐增加。但锂离子电池在使用中会进行反复的充放电循环，在充放电过程中锂离子电池内部也进行着反复的锂离子嵌入、脱出，该过程会导致锂电池电极结构发生不可逆转的变化，导致锂电池容量衰减，最终电池寿命损失殆尽，电池报废。近年来，废弃锂离子电池日渐增多。金属外壳、有机电解液、隔膜以及正负极材料等是锂离子电池的主要组成部分。其中正极材料占据锂离子电池总成本的很大一部分，具有很高的回收经济价值和潜力，是主要的资源化对象。

2、但目前废旧正极材料的资源化再生的方法容易破坏材料层状结构特性，导致再生后的正极材料的比容量较低，循环性能差。

技术实现思路

1、基于此，本申请第一方面提供一种废旧正极材料的再生方法，其技术方案如下：

2、一种废旧正极材料的再生方法，包括以下步骤：

3、混合废旧正极材料和第一锂盐，将所得混合物在第一气氛以及300℃~550℃下进行第一烧结，得到中间产物，其中，所述第一气氛的氧气含量不超过25vt%，

4、混合所述中间产物、第二锂盐和金属添加盐，将所得混合物在第二气氛以及750℃~950℃下进行第二烧结，制备正极材料，其中，所述第二气氛的氧气含量为10vt%~50vt%。

5、本申请第二方面提供一种正极材料，其技术方案如下：

6、一种正极材料，通过如上所述的废旧正极材料的再生方法制备而成。

7、与传统方案相比，本申请具有以下有益效果：

8、本申请通过两段固相烧结的方法实现废旧正极材料的再生，其中，在第一段固相烧结阶段，主要是去除废旧正极材料中的粘结剂和导电剂，在第二段固相烧结阶段，主要是使第二锂盐和金属添加盐进入到材料晶格中，恢复正极材料层状结构。本申请发明人在实验过程中发现，在第一段固相烧结时，烧结气氛和烧结温度不合适，会破坏正极材料的层状结构，而被破坏的层状结构很难在第二段固相烧结阶段得以恢复，并且，第二段固相烧结的烧结气氛和烧结温度也对层状结构的恢复有重要影响，最终的层状结构的状态影响再生后的正极材料的比容量和循环性能。在此发现的基础上，本申请通过实验验证，最终控制第一烧结的气氛为氧气含量不超过25vt%的第一气氛以及300℃~550℃的烧结温度，第二烧结的气氛为氧气含量为10vt%~50vt%的第二气氛以及750℃~950℃，在上述条件进行第一段和第二段固相烧结，有利于正极材料的层状结构保持完整或即使被破坏也能恢复。通过本申请的方法能够再生得到比容量高、长循环后容量保持率高的正极材料。

技术特征：

1.一种废旧正极材料的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的废旧正极材料的再生方法，其特征在于，所述第一气氛包括惰性气体、氮气、空气和氧气中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的废旧正极材料的再生方法，其特征在于，所述第一烧结的温度为350℃~450℃。

4.根据权利要求1所述的废旧正极材料的再生方法，其特征在于，所述第二气氛包括惰性气体、氮气、空气和氧气中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的废旧正极材料的再生方法，其特征在于，所述第二烧结的温度为800℃~950℃。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的废旧正极材料的再生方法，其特征在于，包括以下特征中的至少一项：

7.根据权利要求1至5中任一项所述的废旧正极材料的再生方法，其特征在于，所述第一锂盐和第二锂盐各自独立地选自碳酸锂、氢氧化锂和硝酸锂中的一种或多种。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的废旧正极材料的再生方法，其特征在于，所述废旧正极材料为废旧镍钴锰三元正极材料，所述金属添加盐包括镍盐、钴盐和锰盐中的一种或多种。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的废旧正极材料的再生方法，其特征在于，混合所述废旧正极材料和第一锂盐之前，还包括对所述废旧正极材料进行除杂的步骤，以使所述废旧正极材料中al的含量不超过300ppm。

10.一种正极材料，其特征在于，通过权利要求1至9中任一项所述的废旧正极材料的再生方法制备而成。

技术总结本申请涉及废旧电池回收技术领域，特别涉及一种废旧正极材料的再生方法和正极材料。所述废旧正极材料的再生方法，包括以下步骤：混合废旧正极材料和第一锂盐，将所得混合物在第一气氛以及300℃~550℃下进行第一烧结，得到中间产物，其中，所述第一气氛的氧气含量不超过25vt%，混合所述中间产物、第二锂盐和金属添加盐，将所得混合物在第二气氛以及750℃~950℃下进行第二烧结，制备正极材料，其中，所述第二气氛的氧气含量为10vt%~50vt%。上述再生方法对正极材料层状结构破坏少，再生后的正极材料的比容量较高，长循环后容量保持率高。技术研发人员：关小云,李林,刘书源,张志华,徐志翔,鲁俊受保护的技术使用者：武汉蔚能电池资产有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5