一种正极材料的回收方法及再生正极材料与流程

本发明涉及电池材料回收利用，具体而言，涉及一种正极材料的回收方法及再生正极材料。

背景技术：

1、锂离子电池广泛应用于便携式电子产品、电动汽车以及储能系统等，如何有效的回收动力电池将成为近几年来比较关键的问题。

2、正极材料(ncm和nca)作为锂离子电池使用较多的主要正极材料，其主要的回收工艺包括火法回收和湿法回收，但上述回收过程中会涉及高温冶炼、酸浸和化学沉淀等步骤，这些步骤不可避免地会存在二氧化碳排放和其他废物产生的问题。直接修复技术是一种不破坏原始材料结构，将其相变的有害结构恢复至初始状态的一种修复手段。

3、近年来动力电池材料中多数以中低镍为主，即便采用直接修复技术将其回收利用后，相应的再生材料也存在电化学性能欠佳(例如比容量较低)的问题。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种正极材料的回收方法及再生正极材料，以解决或改善上述技术问题。

2、本发明可这样实现：

3、第一方面，本发明提供一种正极材料的回收方法，其包括以下步骤：于废旧的正极材料的表面制备有机镍源壳层，得到正极材料前驱体；将正极材料前驱体与锂源混合后烧结，得到再生正极材料。

4、在可选的实施方式中，废旧正极材料为层状结构。

5、在可选的实施方式中，废旧的正极材料包括废旧镍钴锰酸锂正极材料、废旧镍钴铝酸锂正极材料以及废旧钴酸锂正极材料中的至少一种；

6、和/或，有机镍源壳层为具有金属有机框架结构的ni-mof材料。

7、在可选的实施方式中，有机镍源壳层的制备包括：将废旧的正极材料和有机镍源壳层的制备原料混合后进行水热反应；

8、制备原料包括镍盐、有机配体以及有机溶剂。

9、在可选的实施方式中，镍盐包括ni(no3)2、nicl2、ni(ch3coo)2和ni(so4)2中的至少一种；

10、和/或，有机配体包括对苯二甲酸、邻苯二甲酸、2,5-二羟基对苯二甲酸和均苯三甲酸中的至少一种；

11、和/或，有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺。

12、在可选的实施方式中，水热反应于120℃～180℃的条件下进行8h～16h。

13、在可选的实施方式中，锂源包括lioh、li2co3、lino3和ch3cooli、中的至少一种。

14、在可选的实施方式中，烧结包括第一烧结阶段和第二烧结阶段；其中，第一烧结阶段是于450℃～550℃的条件下保温4h～5h，第二烧结阶段是于750℃～900℃的条件下保温8h～15h，再降温至200℃～220℃。

15、在可选的实施方式中，烧结过程的升温速率和降温速率均为1℃/min～12℃/min；

16、和/或，烧结于有氧氛围下进行。

17、在可选的实施方式中，烧结过程的升温速率和降温速率均为5℃/min～10℃/min。

18、在可选的实施方式中，烧结于氧气分压为0.01个～1个标准大气压的条件下进行。

19、第二方面，本发明提供一种再生正极材料，其由废旧的正极材料经前述实施方式任一项的回收方法处理得到。

20、本发明的有益效果包括：

21、本发明采用先在废旧的正极材料的表面制备有机镍源壳层，再进行补锂烧结的方式，相较于在回收升级再造过程中直接添加镍的氧化物或氢氧化物而言，能使镍源在废旧的正极材料的表面分散更为均匀，获得更大的接触面积，而且还有利于使镍源与废旧的正极材料之间接触更为紧密，所得的再生正极材料具有较佳的电化学性能。该方法工艺简单、成本低、环境友好，能将废旧的正极材料再生后得到可重复利用的再生正极材料。

技术特征：

1.一种正极材料的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：于废旧的正极材料的表面制备有机镍源壳层，得到正极材料前驱体；将所述正极材料前驱体与锂源混合后烧结，得到再生正极材料。

2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述废旧的正极材料为层状结构。

3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述废旧的正极材料包括废旧镍钴锰酸锂正极材料、废旧镍钴铝酸锂正极材料以及废旧钴酸锂正极材料中的至少一种；

4.根据权利要求1～3任一项所述的回收方法，其特征在于，所述有机镍源壳层的制备包括：将废旧的正极材料和所述有机镍源壳层的制备原料混合后进行水热反应；

5.根据权利要求4所述的回收方法，其特征在于，所述镍盐包括ni(no3)2、nicl2、ni(ch3coo)2和ni(so4)2中的至少一种；

6.根据权利要求4所述的回收方法，其特征在于，水热反应于120℃～180℃的条件下进行8h～16h。

7.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述锂源包括lioh、li2co3、lino3和ch3cooli中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，烧结包括第一烧结阶段和第二烧结阶段；其中，第一烧结阶段是于450℃～550℃的条件下保温4h～5h，第二烧结阶段是于750℃～900℃的条件下保温8h～15h，再降温至200℃～220℃。

9.根据权利要求8所述的回收方法，其特征在于，烧结过程的升温速率和降温速率均为1℃/min～12℃/min；

10.一种再生正极材料，其特征在于，所述再生正极材料由废旧的正极材料经权利要求1～9任一项所述的回收方法处理得到。

技术总结本发明公开了一种正极材料的回收方法及再生正极材料，属于电池材料回收利用技术领域。该回收方法包括：于正极材料的表面制备有机镍源壳层，再与锂源混合后烧结，得到再生正极材料。该方法工艺简单、成本低、环境友好，能将废旧的正极材料再生后得到可重复利用的再生正极材料。该方法采用先在废旧的正极材料的表面制备有机镍源壳层，再进行补锂烧结的方式，相较于在回收升级再造过程中直接添加镍的氧化物或氢氧化物而言，能使镍源在废旧的正极材料的表面分散更为均匀，获得更大的接触面积，而且还有利于使镍源与废旧的正极材料之间接触更为紧密，所得的再生正极材料具有较佳的电化学性能。技术研发人员：李阳,谭铁宁,朱高龙受保护的技术使用者：四川新能源汽车创新中心有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14