CN113582251A - 一种正极材料的回收再生方法 - Google Patents

一种正极材料的回收再生方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113582251A
CN113582251A CN202110852919.3A CN202110852919A CN113582251A CN 113582251 A CN113582251 A CN 113582251A CN 202110852919 A CN202110852919 A CN 202110852919A CN 113582251 A CN113582251 A CN 113582251A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positive electrode
electrode material
lithium
regenerating
mixing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110852919.3A
Other languages
English (en)
Inventor
崔大祥
王亚坤
张芳
葛美英
卢玉英
王金
张放为
焦靖华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd filed Critical Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority to CN202110852919.3A priority Critical patent/CN113582251A/zh
Publication of CN113582251A publication Critical patent/CN113582251A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/45Phosphates containing plural metal, or metal and ammonium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G51/00Compounds of cobalt
    • C01G51/40Cobaltates
    • C01G51/42Cobaltates containing alkali metals, e.g. LiCoO2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/42Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • C01G53/44Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
    • C01G53/50Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese of the type [MnO2]n-, e.g. Li(NixMn1-x)O2, Li(MyNixMn1-x-y)O2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028Positive electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84Recycling of batteries or fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明提出一种节能、无损的方法直接回收锂离子电池正极材料的方法,所述正极材料可以为三元NCM、磷酸铁锂、钴酸锂,镍锰酸锂等。回收过程为首先将失效的正极材料从集流体上剥离,然后将剥离下来的正极材料和锂源混合,然后转入高压水热釜中,在水的超临界状态下反应一定时间,再将水热后的材料在高温下煅烧,即可使材料基本恢复到失效前的状态。

Description

一种正极材料的回收再生方法
技术领域
本发明涉及一种正极材料的回收再生方法,具体来说是一种利用超临界水热以及高温煅烧的方法,回收锂离子电池正极材料,使材料恢复到失效前的状态。
技术背景
锂离子电池由于其高能量密度而被广泛用于移动电子设备和电动汽车。由于容量衰减,锂离子电池将在几年后达到其使用寿命。从经济角度,回收锂电池可以显着降低其成本(电动车的成本超过20%来自正极材料)。从环境角度,废旧电池产生的易燃和有毒废物(有机溶剂,重金属)会造成严重的环境污染。因此,回收利用和再制造锂离子电池以实现可持续能源储存迫在眉睫。传统的锂电池回收方法主要基于湿法冶金工艺,该工艺涉及酸溶解和化学沉淀。然而,大量使用酸液会产生额外的废物,并使回收过程复杂化。更重要的是,在这种破坏性的再循环过程中,正极材料所具有的能量被损失掉。因此,迫切需要开发一种节能,无损的方法来直接回收NCM正极材料。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明目的在于提供了一种正极材料的回收再生方法。
本发明目的通过以下方案实现:一种正极材料的回收再生方法,将失效的正极材料从集流体上剥离,将剥离下来的正极材料和锂源混合,锂源添加量为10%-20%;然后转入高压水热釜中,在温度400-500℃、升温速率1-5℃/min、压力23-40MPa、时间1-2h水的超临界状态下反应,再将水热后的材料在氧气氛围下温度800-900℃煅烧时间1-2h,即可使材料基本恢复到失效前的状态。
所述的正极材料为三元NCM、磷酸铁锂、钴酸锂、镍锰酸锂。
所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂,硝酸锂等的一种或几种。
煅烧升温速率1-5℃/min。
本发明和已有技术相比,优点在于回收过程清洁无污染,无材料损失,且回收后的材料性能可以基本恢复到正常状态。
附图说明
图1是实施例1中得到的正极材料的循环性能图;
图2是实施例1中得到的正极材料的倍率性能图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述,但并不限制本发明。
实施例1:
一种正极材料的回收再生方法,从失效的三元622极片上剥离正极材料,将剥离下来的正极材料和锂源氢氧化锂以质量比1:0.2的比例混合并配制成水溶液;然后转入高压水热釜中,在温度400℃、升温速率5℃/min、压力23MPa、反应时间2h的水的超临界状态下反应;将反应后的溶液过滤,烘干得粉末,将粉末在氧气氛围下,升温速率5℃/min,850℃煅烧时间2h,得到NCM622三元材料。
本实施例得到的正极材料的循环性能图如图1所示,得到的正极材料的倍率性能图如图2所示,证明使材料基本恢复到失效前的状态。
实施例2:
一种正极材料的回收再生方法,从失效的磷酸铁锂极片上剥离正极材料,再将得到的失效的正极材料氢氧化锂以质量比1:0.2的比例混合并配制成水溶液;然后,转入高压水热釜中,在温度400℃、升温速率5℃/min、压力23MPa、反应时间1h的水的超临界状态下反应;将反应后的溶液过滤,烘干得粉末,将粉末在氧气氛围下,升温速率5℃/min,850℃煅烧时间2h,得到磷酸铁锂正极材料。
实施例3:
一种正极材料的回收再生方法,从失效的三元622极片上剥离正极材料,再将得到的失效的正极材料与碳酸锂以质量比1:0.2的比例混合并配制成水溶液;然后,转入高压水热釜中,在温度400℃、升温速率3℃/min、压力23MPa、反应时间2h的水的超临界状态下反应;将反应后的溶液过滤,烘干得粉末,将粉末在氧气氛围下,升温速率3℃/min,900℃煅烧时间2h,得到NCM622三元材料。

Claims (7)

1.一种正极材料的回收再生方法,其特点在于:将失效的正极材料从集流体上剥离,将剥离下来的正极材料和锂源混合,锂源添加量为10%-20%;然后转入高压水热釜中,在温度400-500℃、升温速率1-5℃/min、压力23-40MPa、时间1-2h水的超临界状态下反应,再将水热后的材料在氧气氛围下温度800-900℃煅烧时间1-2h,即可使材料基本恢复到失效前的状态。
2.如权利要求1所述的一种正极材料的回收再生方法,其特征在于:所述的正极材料为三元NCM、磷酸铁锂、钴酸锂、镍锰酸锂。
3.如权利要求1所述的一种正极材料的回收再生方法,其特征在于:所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂,硝酸锂等的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种正极材料的回收再生方法,其特征在于:煅烧升温速率1-5℃/min。
5.如权利要求1至4任一项所述的一种正极材料的回收再生方法,其特征在于:从失效的三元622极片上剥离正极材料,将剥离下来的正极材料和锂源氢氧化锂以质量比1:0.2的比例混合并配制成水溶液;然后转入高压水热釜中,在温度400℃、升温速率5℃/min、压力23MPa、反应时间2h的水的超临界状态下反应;将反应后的溶液过滤,烘干得粉末,将粉末在氧气氛围下,升温速率5℃/min,850℃煅烧时间2h,得到NCM622三元材料。
6.如权利要求1至4任一项所述的一种正极材料的回收再生方法,其特征在于:从失效的磷酸铁锂极片上剥离正极材料,再将得到的失效的正极材料氢氧化锂以质量比1:0.2的比例混合并配制成水溶液;然后,转入高压水热釜中,在温度400℃、升温速率5℃/min、压力23MPa、反应时间1h的水的超临界状态下反应;将反应后的溶液过滤,烘干得粉末,将粉末在氧气氛围下,升温速率5℃/min,850℃煅烧时间2h,得到磷酸铁锂正极材料。
7.如权利要求1至4任一项所述的一种正极材料的回收再生方法,其特征在于:从失效的三元622极片上剥离正极材料,再将得到的失效的正极材料与碳酸锂以质量比1:0.2的比例混合并配制成水溶液;然后,转入高压水热釜中,在温度400℃、升温速率3℃/min、压力23MPa、反应时间2h的水的超临界状态下反应;将反应后的溶液过滤,烘干得粉末,将粉末在氧气氛围下,升温速率3℃/min,900℃煅烧时间2h,得到NCM622三元材料。
CN202110852919.3A 2021-07-27 2021-07-27 一种正极材料的回收再生方法 Pending CN113582251A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110852919.3A CN113582251A (zh) 2021-07-27 2021-07-27 一种正极材料的回收再生方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110852919.3A CN113582251A (zh) 2021-07-27 2021-07-27 一种正极材料的回收再生方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113582251A true CN113582251A (zh) 2021-11-02

Family

ID=78250759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110852919.3A Pending CN113582251A (zh) 2021-07-27 2021-07-27 一种正极材料的回收再生方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113582251A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114597534A (zh) * 2022-03-29 2022-06-07 西安交通大学 一种超临界水原位修复废旧三元锂电池正极材料的方法
CN114639889A (zh) * 2022-03-29 2022-06-17 西安交通大学 一种超临界水原位修复废旧锂电池负极材料的方法
CN114725555A (zh) * 2022-03-29 2022-07-08 西安交通大学 一种超临界水原位修复废旧磷酸铁锂锂电池正极材料的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569800A (zh) * 2012-02-01 2012-07-11 大连理工大学 超临界水热过程制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法
CN102790210A (zh) * 2012-08-23 2012-11-21 广州市香港科大霍英东研究院 一种超临界水热反应制备锂离子电池正极材料锰酸锂的办法
CN102790216A (zh) * 2012-08-24 2012-11-21 广州市香港科大霍英东研究院 一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的超临界溶剂热制备方法
CN103035910A (zh) * 2011-10-09 2013-04-10 谷峰 一种磷酸铁锂纳米晶体的制备方法
CN105819521A (zh) * 2016-03-28 2016-08-03 上海交通大学 利用锂电池正极废料制备复合铁氧体的方法
CN107994287A (zh) * 2017-12-07 2018-05-04 中国科学院城市环境研究所 一种亚临界水热处理废旧磷酸铁锂电池正极片的方法
CN110838601A (zh) * 2019-11-15 2020-02-25 武汉瑞杰特材料有限责任公司 失效锂离子电池正极活性材料的干法修复方法及修复得到的材料
CN112331847A (zh) * 2020-09-25 2021-02-05 无锡晟源泰新材料科技有限公司 一种利用不合格磷酸铁锂正极材料制备高电化学活性磷酸铁锂正极材料的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103035910A (zh) * 2011-10-09 2013-04-10 谷峰 一种磷酸铁锂纳米晶体的制备方法
CN102569800A (zh) * 2012-02-01 2012-07-11 大连理工大学 超临界水热过程制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法
CN102790210A (zh) * 2012-08-23 2012-11-21 广州市香港科大霍英东研究院 一种超临界水热反应制备锂离子电池正极材料锰酸锂的办法
CN102790216A (zh) * 2012-08-24 2012-11-21 广州市香港科大霍英东研究院 一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的超临界溶剂热制备方法
CN105819521A (zh) * 2016-03-28 2016-08-03 上海交通大学 利用锂电池正极废料制备复合铁氧体的方法
CN107994287A (zh) * 2017-12-07 2018-05-04 中国科学院城市环境研究所 一种亚临界水热处理废旧磷酸铁锂电池正极片的方法
CN110838601A (zh) * 2019-11-15 2020-02-25 武汉瑞杰特材料有限责任公司 失效锂离子电池正极活性材料的干法修复方法及修复得到的材料
CN112331847A (zh) * 2020-09-25 2021-02-05 无锡晟源泰新材料科技有限公司 一种利用不合格磷酸铁锂正极材料制备高电化学活性磷酸铁锂正极材料的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114597534A (zh) * 2022-03-29 2022-06-07 西安交通大学 一种超临界水原位修复废旧三元锂电池正极材料的方法
CN114639889A (zh) * 2022-03-29 2022-06-17 西安交通大学 一种超临界水原位修复废旧锂电池负极材料的方法
CN114725555A (zh) * 2022-03-29 2022-07-08 西安交通大学 一种超临界水原位修复废旧磷酸铁锂锂电池正极材料的方法
CN114639889B (zh) * 2022-03-29 2023-07-14 西安交通大学 一种超临界水原位修复废旧锂电池负极材料的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113582251A (zh) 一种正极材料的回收再生方法
CN103035977B (zh) 一种从废旧锂离子电池中分离回收锂的方法
CN111477985B (zh) 一种回收废旧锂离子电池的方法
WO2014154154A1 (zh) 锰酸锂电池正极材料回收方法
KR20210075502A (ko) 폐 리튬이온전지의 양극재로부터 유가금속 회수방법
CN109346741B (zh) 一种锂电池废旧正极材料再利用的方法
CN112174107A (zh) 废旧电池中磷酸铁锂正极材料的修复再生方法
CN110526301B (zh) 一种对锂电池正极失效钴酸锂结构馈补重制的方法
Yang et al. Progress and prospect on the recycling of spent lithium‐ion batteries: Ending is beginning
CN113437378A (zh) 一种废旧电池正负极回收及其再利用的方法
KR20110024856A (ko) 폐 리튬 이차전지의 양극물질로부터 리튬 화합물을 회수하는 방법
CN113314777A (zh) 一种固态电池材料的回收方法
CN114134329B (zh) 一种利用废旧锂离子电池集流体铝箔回收正极材料中有价金属的方法
CN111326814A (zh) 一种超声水热修复废旧三元电池正极材料的方法
CN111320157A (zh) 一种基于水热反应修复磷酸铁锂材料的方法
CN110729524A (zh) 一种锂离子电池正极材料修复的方法
CN113584589A (zh) 一种报废锂电池极片制备单晶三元正极材料的方法
CN114592126A (zh) 废旧钴酸锂电池正极材料的回收方法
CN112591806A (zh) 废旧锂离子电池正极活性材料的回收与再生的方法
CN114804049B (zh) 从磷酸铁锂废旧电池中回收得到高纯磷酸铁的方法
CN106868317B (zh) 失效钴酸锂电池正极材料的回收方法
CN115924879A (zh) 一种从报废磷酸铁锂材料中回收磷酸铁锂的方法
CN113800575B (zh) 锂电池正极材料再生利用的方法
CN114956199A (zh) 一种废旧镍钴锰三元锂离子电池正极回收再生方法
CN111392706B (zh) 废旧磷酸铁锂正极材料的回收再生方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211102

RJ01 Rejection of invention patent application after publication