全链条一体化处理废旧电池的方法及再生正极材料与电池与流程

本公开涉及电池材料回收，具体而言，涉及一种全链条一体化处理废旧电池的方法及再生正极材料与电池。

背景技术：

1、锂离子电池在化学储能方面具有能量密度高、重量轻、体积小、寿命长、自放电小等独特优势，受到了世界各国的广泛关注，并迅速主导电池领域，推动电子产品市场从小型消费转向电动汽车和电源存储转变。

2、废旧锂电池中除了含有大量的钴、镍、锰和锂等贵重金属，还含有可能会对自然造成不可逆转的污染和破坏的部分重金属和有机电解质等有毒物质。若能将废旧锂电池中的材料回收循环利用，有利于降低企业的生产成本，节能增效。

3、目前，对于锂离子电池正极材料的回收再利用主要包括有价金属元素的提取和正极材料再生。正极材料再生的方式包括将废旧锂离子电池正极材料通过补锂以及相变使正极材料的组成和结构恢复到初始状态。

4、但现有的补锂方法至少存在补锂后正极材料中锂分布不均匀的问题，导致所得的材料性能欠佳。

5、鉴于此，特提出本公开。

技术实现思路

1、本公开的目的之一包括提供一种全链条一体化处理废旧电池的方法，以改善上述技术问题。

2、本公开的目的之二包括提供一种经上述方法处理得到的再生正极材料。

3、本公开的目的之三包括提供一种含有上述再生正极材料的电池。

4、本公开可这样实现：

5、第一方面，本公开提供一种全链条一体化处理废旧电池的方法，包括以下步骤：

6、将废旧电池中的含锂负极片与碳原子不超过3的低元醇反应，得到低元醇锂；

7、将气体形式的低元醇锂对废旧电池中的正极材料进行第一次补锂修复，得到预修复正极材料。

8、在可选的实施方式中，低元醇包括甲醇、乙醇、正丙醇以及异丙醇中的至少一种。

9、在可选的实施方式中，含锂负极片与低元醇反应前，先对含锂负极片进行清洗，干燥。

10、在可选的实施方式中，清洗所用的清洗试剂包括碳酸二甲酯。

11、在可选的实施方式中，含锂负极片与低元醇的固液比为1g:50ml-1g:70ml。

12、在可选的实施方式中，含锂负极片与低元醇的反应时间为20min-40min。

13、在可选的实施方式中，低元醇锂通过加热处理挥发成气体。

14、在可选的实施方式中，加热处理的温度至少为70℃。

15、在可选的实施方式中，废旧电池中的正极材料是通过将废旧电池中的正极片所含的正极活性材料与集流体分离后而得。

16、在可选的实施方式中，正极活性材料与集流体的分离方式包括：将废旧电池中的正极片浸泡于强碱溶液或有机溶剂中。

17、在可选的实施方式中，强碱溶液包括氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的至少一种。

18、在可选的实施方式中，强碱溶液的浓度为4mol/l-10mol/l。

19、在可选的实施方式中，正极片与强碱溶液的固液比为1g:2ml-1g:4ml。

20、在可选的实施方式中，正极片在强碱溶液中的浸泡时间为10min-40min，或，强碱溶液的温度为20℃-30℃。

21、在可选的实施方式中，有机溶剂包括乙二醇、n-二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

22、在可选的实施方式中，正极片与有机溶剂的固液比为1g:3ml-1g:4ml。

23、在可选的实施方式中，正极片在有机溶剂中的浸泡时间为1h-3h，或，有机溶剂的温度为60℃-80℃。

24、在可选的实施方式中，第一次补锂修复具有以下特征中的至少一种：

25、特征一：于化学气相沉积装置中进行；

26、特征二：第一次补锂修复的温度为400℃-500℃；

27、特征三：第一次补锂修复的时间为0.5h-1.5h。

28、在可选的实施方式中，还包括将预修复正极材料与锂源混合，煅烧，得到再生正极材料。

29、在可选的实施方式中，锂源包括碳酸锂、草酸锂、醋酸锂、磷酸二氢锂、磷酸氢二锂、硝酸锂、氢氧化锂、氟化锂和氯化锂中的至少一种。

30、在可选的实施方式中，锂源与预修复正极材料的质量比为1:1-2:1。

31、在可选的实施方式中，煅烧具有以下特征中的至少一种：

32、特征一：煅烧的温度为700℃-900℃；

33、特征二：煅烧的时间为2h-6h。

34、在可选的实施方式中，煅烧是先以8℃/min-12℃/min的速度升温至600℃-700℃，保持0.3h-0.5h，随后再以4℃/min-6℃/min的速度升温至750℃-900℃，保持1h-3h。

35、第二方面，本公开提供一种再生正极材料，其经前述实施方式任一项的方法处理得到。

36、第三方面，本公开提供一种电池，其含有前述实施方式的再生正极材料。

37、本公开的有益效果包括：

38、本公开提供的方法通过将废旧电池中的含锂负极片与低元醇反应，并将反应所得的低元醇锂以气体形式对废旧电池的正极材料进行补锂，该方式能够有效回收废旧电池负极片中的锂，并且，在气体扩散作用下，不仅有利于使低元醇锂填充至正极材料颗粒更为深层的内部空隙中，而且还有利于在正极材料的各个位置实现均匀补锂。将上述预修复正极材料经过后续处理进一步制备成电池，可获得较高的比容量和循环保持率。

技术特征：

1.一种全链条一体化处理废旧电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低元醇包括甲醇、乙醇、正丙醇以及异丙醇中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含锂负极片与所述低元醇反应前，先对所述含锂负极片进行清洗，干燥。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，清洗所用的清洗试剂包括碳酸二甲酯。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述含锂负极片与所述低元醇的固液比为1g:50ml-1g:70ml。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述含锂负极片与所述低元醇的反应时间为20min-40min。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述低元醇锂通过加热处理挥发成气体。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，加热处理的温度至少为70℃。

9.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述废旧电池中的正极材料是通过将废旧电池中的正极片所含的正极活性材料与集流体分离后而得。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述正极活性材料与所述集流体的分离方式包括：将所述废旧电池中的正极片浸泡于强碱溶液或有机溶剂中。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述强碱溶液包括氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的至少一种。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述强碱溶液的浓度为4mol/l-10mol/l。

13.根据权利要求10-12任一项所述的方法，其特征在于，所述正极片与所述强碱溶液的固液比为1g:2ml-1g:4ml。

14.根据权利要求10-13任一项所述的方法，其特征在于，所述正极片在所述强碱溶液中的浸泡时间为10min-40min，或，所述强碱溶液的温度为20℃-30℃。

15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂包括乙二醇、n-二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

16.根据权利要求10或15所述的方法，其特征在于，所述正极片与所述有机溶剂的固液比为1g:3ml-1g:4ml。

17.根据权利要求10或15或16所述的方法，其特征在于，所述正极片在所述有机溶剂中的浸泡时间为1h-3h，或，所述有机溶剂的温度为60℃-80℃。

18.根据权利要求1-17任一项所述的方法，其特征在于，第一次补锂修复具有以下特征中的至少一种：

19.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其特征在于，还包括：将所述预修复正极材料与锂源混合，煅烧，得到再生正极材料。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述锂源包括碳酸锂、草酸锂、醋酸锂、磷酸二氢锂、磷酸氢二锂、硝酸锂、氢氧化锂、氟化锂和氯化锂中的至少一种。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述锂源与所述预修复正极材料的质量比为1:1-2:1。

22.根据权利要求19-21任一项所述的方法，其特征在于，煅烧具有以下特征中的至少一种：

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，煅烧是先以8℃/min-12℃/min的速度升温至600℃-700℃，保持0.3h-0.5h，随后再以4℃/min-6℃/min的速度升温至750℃-900℃，保持1h-3h。

24.一种再生正极材料，其特征在于，经权利要求1-23任一项所述的方法处理得到。

25.一种电池，其特征在于，含有权利要求24所述的再生正极材料。

技术总结
本文公开了一种全链条一体化处理废旧电池的方法及再生正极材料与电池，属于电池材料回收技术领域。该方法包括以下步骤：将废旧电池中的含锂负极片与低元醇反应，得到低元醇锂；将气体形式的低元醇锂对废旧电池中的正极材料进行第一次补锂修复，得到预修复正极材料。该方法能够有效回收废旧电池负极片中的锂，并且通过气体形式的低元醇锂对废旧电池的正极材料进行补锂，可实现正极材料的深层补锂并提高正极材料补锂的均匀性。将上述预修复正极材料经过后续处理进一步制备成电池，可获得较高的比容量和循环保持率。

技术研发人员：李爱霞,谢英豪,余海军,李长东
受保护的技术使用者：广东邦普循环科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15