本發(fā)明涉及廢舊動(dòng)力鋰離子電池回收、循環(huán)再利用，特別涉及一種失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)鎳鈷錳酸鋰正極材料的需求急劇增加，而鎳鈷錳酸鋰正極材料的主要成分(如鎳、鈷、錳等)屬于稀缺資源，為了滿足人們?nèi)粘?yīng)用需求的同時(shí)提高資源利用效率，對(duì)失效的鎳鈷錳酸鋰正極材料進(jìn)行修復(fù)和再利用是必要采取的策略，如何修復(fù)失效的鎳鈷錳酸鋰正極材料成為科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。

2、現(xiàn)有技術(shù)已有對(duì)完全失效的鎳鈷錳酸鋰正極材料進(jìn)行再生修復(fù)的處理方法，其中一種為將全失效鎳鈷錳酸鋰正極材料經(jīng)過(guò)降解處理，隨后退火處理得到預(yù)處理的鎳鈷錳酸鋰正極材料，然后將預(yù)處理的鎳鈷錳酸鋰正極材料分散在lioh溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束得到再處理的鎳鈷錳酸鋰正極材料，最后將水熱反應(yīng)的鎳鈷錳酸鋰正極材料與少量lioh混合后進(jìn)行兩次高溫煅燒得到修復(fù)再生的鎳鈷錳酸鋰正極材料。然而，上述方法采取的水熱處理是在高溫高壓條件下進(jìn)行，在補(bǔ)鋰過(guò)程中存在安全性問(wèn)題，在工業(yè)大批量(百公斤級(jí)別)生產(chǎn)不適用，容易出安全隱患。

3、因此，有必要設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單、安全、高效的直接再生修復(fù)失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的工藝來(lái)解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提出了一種失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝及其應(yīng)用。

2、本發(fā)明提供一種失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝，包括如下步驟：

3、s1：將失效鎳鈷錳酸鋰正極材料置于氫氧化鈉溶液中，以除去失效正極材料中殘余的鋁雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)攪拌、過(guò)濾、干燥后，即得到初步處理的失效鎳鈷錳酸鋰材料；

4、s2：將步驟s1中得到的初步處理的失效鎳鈷錳酸鋰材料在250-500℃下進(jìn)行除雜處理，得到預(yù)處理的失效鎳鈷錳酸鋰材料，此步驟能夠除去材料中的隔膜、pvdf等雜質(zhì)；

5、s3：將步驟s2中得到的預(yù)處理的失效鎳鈷錳酸鋰材料與鋰鹽、鎳鈷錳氫氧化物按照1：0.2：(0.1-0.6)的質(zhì)量比進(jìn)行混料得到混合物料；失效鎳鈷錳酸鋰材料與鋰鹽、鎳鈷錳氫氧化物之間的質(zhì)量比如1:0.2:0.1、1:0.2:0.2、1:0.2:0.3、1:0.2:0.4、1:0.2:0.5、1:0.2:0.6。

6、s4：將步驟s3中得到的混合物料于空氣氣氛中先升溫至450-650℃進(jìn)行第一次保溫，隨后升溫至800-1000℃進(jìn)行第二次保溫，保溫結(jié)束后降至室溫即得到直接再生的鎳鈷錳酸鋰材料。

7、本發(fā)明首次使用鎳鈷錳氫氧化物前驅(qū)體進(jìn)行失效正極材料的直接修復(fù)，通過(guò)固混的方式將鋰鹽與前驅(qū)體均勻地加入到失效鎳鈷錳酸鋰中，再經(jīng)過(guò)兩次高溫煅燒完成補(bǔ)鋰過(guò)程，避免了在高壓密閉容器中補(bǔ)鋰，提高了補(bǔ)鋰效率以及鋰的遷移速率的同時(shí)極大提升修復(fù)效果，能夠?qū)⑹Р牧现械膸r鹽相轉(zhuǎn)變成層狀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)失效結(jié)構(gòu)上的恢復(fù)。

8、進(jìn)一步地，所述步驟s1還包括對(duì)初步處理的失效鎳鈷錳酸鋰材料進(jìn)行過(guò)篩處理，進(jìn)行過(guò)篩能夠完成粗細(xì)料的分離，得到顆粒大小均勻的粉末；過(guò)篩處理所用的目數(shù)為50-300目，如50、100、150、200、250或300目。

9、進(jìn)一步地，所述步驟s2中進(jìn)行除雜處理的時(shí)間是1-5h。

10、進(jìn)一步地，所述鋰鹽選自氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰中的一種或多種。

11、進(jìn)一步地，所述步驟s3中還包括摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-1％wt的nb2o5，摻雜nb2o5能夠進(jìn)一步穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)，提高再生正極材料的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性。

12、進(jìn)一步地，所述步驟s4中第一次保溫時(shí)間為1-3h，第二次保溫時(shí)間為1-5h，在空氣氣氛中進(jìn)行高溫煅燒能夠進(jìn)一步提升修復(fù)材料的穩(wěn)定性。

13、進(jìn)一步地，所述步驟s1中氫氧化鈉溶液的濃度為0.5-3mol/l。

14、進(jìn)一步地，所述步驟s3中預(yù)處理的失效鎳鈷錳酸鋰材料與鋰鹽、鎳鈷錳氫氧化物的質(zhì)量比為1：0.2：0.2。

15、本發(fā)明還提供所述的直接再生修復(fù)工藝在處理廢舊動(dòng)力鋰離子電池中的應(yīng)用。

16、本發(fā)明還提供所述的直接再生修復(fù)工藝修復(fù)后的鎳鈷錳酸鋰正極材料。

17、綜上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到了以下技術(shù)效果：

18、(1)本發(fā)明提供的失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝在混料后高溫煅燒完成補(bǔ)鋰，避免使用密閉高壓條件，顯著提升修復(fù)過(guò)程中的安全性；

19、(2)本發(fā)明提供的失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝能夠以低成本直接再生正極材料；

20、(3)本發(fā)明提供的失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝能夠顯著提升修復(fù)效率；

21、(4)本發(fā)明提供的失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝能夠在空氣氣氛下進(jìn)行煅燒實(shí)現(xiàn)材料電化學(xué)性能的修復(fù)與提升；

22、(5)本發(fā)明提供的失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝操作簡(jiǎn)單，流程短；

23、(6)本發(fā)明提供的失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝在修復(fù)過(guò)程中使用的物料不存在污染環(huán)境的可能，可減少co2的排放。

技術(shù)特征：

1.一種失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接再生修復(fù)工藝，其特征在于，所述步驟s1中還包括對(duì)初步處理的失效鎳鈷錳酸鋰材料進(jìn)行過(guò)篩處理，過(guò)篩處理所用的目數(shù)為50-300目。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接再生修復(fù)工藝，其特征在于，所述步驟s2中進(jìn)行除雜處理的時(shí)間是1-5h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接再生修復(fù)工藝，其特征在于，所述鋰鹽選自氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接再生修復(fù)工藝，其特征在于，所述步驟s3中還包括摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-1％wt的nb2o5。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接再生修復(fù)工藝，其特征在于，所述步驟s4中第一次保溫時(shí)間為1-3h，第二次保溫時(shí)間為1-5h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接再生修復(fù)工藝，其特征在于，所述步驟s1中氫氧化鈉溶液的濃度為0.5-3mol/l。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接再生修復(fù)工藝，其特征在于，所述步驟s3中預(yù)處理的失效鎳鈷錳酸鋰材料與鋰鹽、鎳鈷錳氫氧化物的質(zhì)量比為1：0.2:0.2。

9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的直接再生修復(fù)工藝在處理廢舊動(dòng)力鋰離子電池中的應(yīng)用。

10.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的直接再生修復(fù)工藝修復(fù)后的鎳鈷錳酸鋰正極材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝及其應(yīng)用，所述直接再生修復(fù)工藝，包括對(duì)失效鎳鈷錳酸鋰正極材料進(jìn)行初步處理、除雜預(yù)處理、混料以及高溫煅燒等步驟。本發(fā)明的失效鎳鈷錳酸鋰正極材料的直接再生修復(fù)工藝具有操作簡(jiǎn)單，流程短以及安全性高等特點(diǎn)，直接再生修復(fù)后的鎳鈷錳酸鋰正極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能以及循環(huán)性能，還具有高穩(wěn)定性，能夠滿足市場(chǎng)需求。

技術(shù)研發(fā)人員：周光敏,鄭能展,劉松,王俊雄,成會(huì)明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市銳賽可能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30