一种利用回收资源制备锂离子电池的方法技术

本发明专利技术提供了利用回收资源制备锂离子电池的方法，同时配合锂离子电池的新型电解液，通过锂离子电池的有效成分循环利用，节约资源、降低了成本、节能环保，且电解液性能稳定，循环寿命显著提高，适合工业化生产。

A method of making lithium-ion battery from recycled resources

【技术实现步骤摘要】
一种利用回收资源制备锂离子电池的方法
本专利技术涉及锂电池的回收再利用领域，特别是涉及一种利用回收资源制备锂离子电池的方法。
技术介绍
锂系动力电源由于其具有的高比容量、高能量密度，成为目前市场需求量最多的可再充二次电源。目前锂系动力电源常用的正极材料主要包括镍钴锰锂复合材料、磷酸铁锂等材料，负极材料主要包括石墨、硅碳复合材料，但上述材料成本较高，当电池由于电解液劣化导致电池性能下降后只能被迫舍弃，资源浪费较为严重。因而，迫切需求一种利用回收资源制备锂离子电池的方法，能够循环利用上述电极材料，且获得性能提高的再利用锂离子电池。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用回收资源制备锂离子电池的方法，同时配合锂离子电池的新型电解液，通过锂离子电池的有效成分循环利用，节约资源、降低了成本、节能环保，且电解液性能稳定，循环寿命显著提高，适合工业化生产。具体的方案如下：一种利用回收资源制备锂离子电池的方法，所述电池包含正极、负极以及置于正极、负极之间的隔膜，所述正极包含正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述负极包含负极活性物质、粘结剂；所述正极活性材料包含锂钴镍锰酸锂三元材料或磷酸铁锂；所述负极活性材料包含石墨或硅碳复合材料；所述方法包括以下步骤：(1)、回收容量严重下降的锂电池，拆开电池外壳，倒出电池内部电解液，将电池正极、负极以及隔膜取出，分别清洗，该严重下降是指容量保持率低于30％；(2)、将步骤(1)中拆出的电池正极、负极置于含有少量聚乙烯基醚的丙三醇溶液中，采用中频-低频-高频的组合频率进行超声处理，所述低频为20-35KHz，所述中频为50-70KHz，所述高频为90-110KHz，高频、低频处理时间之和为中频处理时间的1.2-1.8倍，该聚乙烯基醚的浓度为0.05-0.1M，清洗超声处理后的所述正极、负极；(3)、以正极/隔膜/负极的方式将步骤(1)中清洗后的隔膜与步骤(2)中清洗后的正极、负极组装成电极组件，将电极组件放入电池壳体中，预封装，从电池壳体预留的注液口中注入电解液，电解液的溶剂为体积比为1:1:1:1的EC/EMC/DEC/DMC混合溶剂，电解质盐为LiBF4、LiBOB的混合锂盐，其中，LiBF4为主电解质盐，其浓度为0.8-1.5M，LiBOB为辅助电解质盐，其浓度为0.2-0.3M，电解液还包括添加剂，该添加剂为下式(1)表示的化合物A和下式(2)表示的化合物B的复合物，其中，R1、R2分别独立地表示CnH2n-1、CnF2n+1中的至少一种，其中，2<n<6，且R1、R2中的至少一个包含CnF2n+1，该化合物A在复合物中的质量含量为5-22％，该化合物B在复合物中的质量含量为78％-95％；(4)、化成、封口，再生完成；所述化成工艺包括以下步骤：1)、以0.1-0.15C的电流恒流充电至电池电压为3.5V；2)、以3.5V恒压充电，直至充电电流成为涓流以下，其中，上述涓流充电电流为0.03μA；3)、停止充电，静置0.5-1小时；4)、以0.1-0.2C的电流恒流充电至电池电压为3.8V；5)、以0.2-0.3C的电流恒流放电至电池电压为3.3V；6)、停止放电，静置0.5-1小时；7)、以0.1-0.2C的电流恒流充电至终止电压，该终止电压为用于回收的上述电池出厂时的额定电压；8)、以步骤7)的终止电压恒压充电，直至充电电流成为涓流以下，其中，上述涓流充电电流为0.03μA；9)、停止充电，静置1-2小时；10)、重复上述步骤1)-步骤9)2-5次。进一步的，步骤(1)中的清洗使用丙酮或乙醇。进一步的，步骤(2)中的低频为30KHz。进一步的，步骤(2)中的中频为60KHz。进一步的，步骤(2)中的高频为95KHz。进一步的，所述步骤(1)中R1为C3H5、R2为C5F11。进一步的，所述步骤(3)中化合物A的质量含量为12％，化合物B的含量为88％。本专利技术具有如下有益效果：(1)、本专利技术步骤(2)中通过中频-低频-高频的超声处理方式，破坏了正极、负极表面不完整的SEI膜，并从电极表面将上述SEI膜除去并溶解于含有聚乙烯基醚的丙三醇溶液中，从而有利于后续在电极表面形成完整的SEI膜。(2)、本专利技术步骤(3)中通过为电池注入含有特定添加剂A和B的电解液，该电解液中的复合电解质锂盐和添加剂均为含硼的化合物，且上述添加剂化合物A中的P-OH中的P-O键与化合物B中的C＝O键具有共轭效应，形成共轭大∏键，因而上述成分在后续的化成工艺中的电极表面形成完整SEI膜的过程中产生了协同作用，在电极表面形成了表面形态完好、致密的SEI膜，且电解液性能稳定，多次循环后仍未发现明显的劣化现象。(3)、本专利技术的化成方法中通过步骤(3)和(9)的递进式恒压充电，可以进一步完善SEI膜的形态，配合前述递进式低倍率恒流充电，可以形成多层完整的SEI膜层结构。(4)、本专利技术的化成方法中通过步骤1)-3)、7)-9)的分段的恒流充电-恒压充电-静置的方式，可以促进SEI膜的自我完善，并提高电解液与SEI膜的相容性，从而稳定电池内部结构。(5)、本专利技术的化成方法中通过步骤4)-6)的恒流充电-恒流放电-静置的方式，通过电流的方向变化，使得在电极材料表面的氧化还原方式发生变化，从而提高电极材料表面SEI膜的韧性，形成致密、形态完好的SEI膜。(6)、本专利技术的化成方法中通过步骤(10)的循环多次化成工艺，使得SEI膜的密度进一步提高，致密性得到进一步增强，从而有效再生电池性能，使得电池恢复较高的可逆容量，延长了电池的使用寿命。本专利技术的锂电池的再生方法可以有效地恢复电池的可逆容量，延长了电池的使用寿命，且制备得到的锂离子电池循环性能优异。具体实施方式本专利技术下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本专利技术的保护范围并不受限于这些实施例。本申请回收的电池具有以下组成：上述电池均为锂离子电池，其包含正极、负极以及置于正极、负极之间的隔膜，所述正极包含正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述负极包含负极活性物质、粘结剂；所述正极活性材料包含镍钴锰酸锂三元材料或磷酸铁锂；所述负极活性材料石墨或硅碳复合材料；电解液的溶剂为体积比为1:1:1的EC/PC/EMC，电解质锂盐为1M的LiPF6。其中，实施例1中的正极活性材料为LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2、负极活性材料为天然石墨。实施例2中的正极活性材料为LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2、负极活性材料为人造石墨。实施例3中的正极活性材料为磷酸铁锂、负极活性材料为硅碳复合材料(碳包覆硅复合材料，其中碳含量10wt％)。实施例1取用于回收的电池10只，测试容量，根据测得的容量与电池上标示的出厂时的额定容量，算出初始容量保持率。对每一只电池按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用回收资源制备锂离子电池的方法，所述电池包含正极、负极以及置于正极、负极之间的隔膜，所述正极包含正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述负极包含负极活性物质、粘结剂；所述正极活性材料包含锂钴镍锰酸锂三元材料或磷酸铁锂；所述负极活性材料包含石墨或硅碳复合材料；/n所述方法包括以下步骤：/n(1)、回收容量严重下降的锂电池，拆开电池外壳，倒出电池内部电解液，将电池正极、负极以及隔膜取出，分别清洗，该严重下降是指容量保持率低于30％；/n(2)、将步骤(1)中拆出的电池正极、负极置于含有少量聚乙烯基醚的丙三醇溶液中，采用中频-低频-高频的组合频率进行超声处理，所述低频为20-35KHz，所述中频为50-70KHz，所述高频为90-110KHz，高频、低频处理时间之和为中频处理时间的1.2-1.8倍，该聚乙烯基醚的浓度为0.05-0.1M，清洗超声处理后的所述正极、负极；/n(3)、以正极/隔膜/负极的方式将步骤(1)中清洗后的隔膜与步骤(2)中清洗后的正极、负极组装成电极组件，将电极组件放入电池壳体中，预封装，从电池壳体预留的注液口中注入电解液，电解液的溶剂为体积比为1:1:1:1的EC/EMC/DEC/DMC混合溶剂，电解质盐为LiBF...

【技术特征摘要】
1.一种利用回收资源制备锂离子电池的方法，所述电池包含正极、负极以及置于正极、负极之间的隔膜，所述正极包含正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述负极包含负极活性物质、粘结剂；所述正极活性材料包含锂钴镍锰酸锂三元材料或磷酸铁锂；所述负极活性材料包含石墨或硅碳复合材料；
所述方法包括以下步骤：
(1)、回收容量严重下降的锂电池，拆开电池外壳，倒出电池内部电解液，将电池正极、负极以及隔膜取出，分别清洗，该严重下降是指容量保持率低于30％；
(2)、将步骤(1)中拆出的电池正极、负极置于含有少量聚乙烯基醚的丙三醇溶液中，采用中频-低频-高频的组合频率进行超声处理，所述低频为20-35KHz，所述中频为50-70KHz，所述高频为90-110KHz，高频、低频处理时间之和为中频处理时间的1.2-1.8倍，该聚乙烯基醚的浓度为0.05-0.1M，清洗超声处理后的所述正极、负极；
(3)、以正极/隔膜/负极的方式将步骤(1)中清洗后的隔膜与步骤(2)中清洗后的正极、负极组装成电极组件，将电极组件放入电池壳体中，预封装，从电池壳体预留的注液口中注入电解液，电解液的溶剂为体积比为1:1:1:1的EC/EMC/DEC/DMC混合溶剂，电解质盐为LiBF4、LiBOB的混合锂盐，其中，LiBF4为主电解质盐，其浓度为0.8-1.5M，LiBOB为辅助电解质盐，其浓度为0.2-0.3M，电解液还包括添加剂，该添加剂为下式(1)表示的化合物A和下式(2)表示的化合物B的复合物，



其中，R1、R2分别独立地表示CnH2n-1、CnF2n+1中的至少一种，其中，2<n<6，且R1、R2...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟，
申请(专利权)人：贵州中伟资源循环产业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52