镍钴锰正极材料和废旧镍钴锰正极材料的回收方法技术

本发明专利技术提供了一种镍钴锰正极材料和废旧镍钴锰正极材料的回收方法。该回收方法包括：对废旧镍钴锰正极材料进行破碎，得到粒料；将粒料作为晶种，使含镍源、钴源和锰源的溶液进行沉淀反应，得到镍钴锰前驱体；在镍钴锰前驱体表面进行锂源包覆，形成新的镍钴锰三元正极材料。采用上述回收方法不仅能够缩短废旧镍钴锰正极材料的回收流程，降低成本，还能够提高新的镍钴锰三元正极材料的放电容量和循环性能等电学性能。

【技术实现步骤摘要】
镍钴锰正极材料和废旧镍钴锰正极材料的回收方法
本专利技术涉及废旧镍钴锰三元正极材料的回收领域，具体而言，涉及一种镍钴锰正极材料和废旧镍钴锰正极材料的回收方法。
技术介绍
镍钴锰三元正极材料（NCM三元正极材料）在锂电池领域早就得到了广泛的应用，相应地，各种废旧锂离子电池也开始逐渐增加，这就需要对废旧锂离子电池进行合理回收。目前废旧锂离子回收的工艺很多，常用的方法如下：（1）在电池拆解后将有价金属进行湿法溶解，制备成硫酸镍钴锰等的结晶和碳酸锂原料；利用这些原料进行新的前驱体的合成，最后采用新的前驱体添加碳酸锂或者氢氧化锂进行一次、两次或者三次烧结最终得到理想的正极三元材料，组装成电池。这种工艺能够满足NCM三元正极材料的完全修复再生，但流程较多，再生起来成本也较高。（2）将拆解下来的正极粉料直接添加一定量的氢氧化锂或碳酸锂源进行修复性烧结实现再生。但是由于这种方法对形貌和裂纹等得不到完全的修复，得到的新材料容量降低了，并且循环性能较差，不能实现完全修复性再生。鉴于上述问题的存在，有必要提供一种流程短、成本低，且制得的新的三元正极材料的放电容量高和循环性能好的废旧镍钴锰正极材料的回收方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种镍钴锰正极材料和废旧镍钴锰正极材料的回收方法，以解决现有废旧镍钴锰正极材料的回收方法存在流程长、成本高，且制得的新的三元正极材料的放电容量低和循环性能差的问题。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种废旧镍钴锰正极材料的回收方法，废旧镍钴锰正极材料的回收方法包括：对废旧镍钴锰正极材料进行破碎，得到粒料；将粒料作为晶种，使含镍源、钴源和锰源的溶液进行沉淀反应，得到镍钴锰前驱体；在镍钴锰前驱体表面进行锂源包覆，形成新的镍钴锰三元正极材料。进一步地，经破碎过程后，粒料的粒径为1～5μm；废旧镍钴锰正极材料的回收方法还包括：三元正极极片进行拆解剥离，以去除三元正极极片中含有的碳类材料、隔膜、电解液和粘结剂组成的组中的一种或多种，得到废旧镍钴锰正极材料。进一步地，拆解剥离的过程包括：将三元正极极片进行第一煅烧处理，得到废旧镍钴锰正极材料；第一煅烧处理的温度为500～700℃，时间为2～8h。进一步地，拆解剥离的过程包括：将第一煅烧处理的产物进行酸溶剥离，得到废旧镍钴锰正极材料；酸溶剥离过程包括将第一煅烧处理的产物与硫酸及双氧水反应；硫酸的浓度为98wt%，加入量为第一煅烧处理的产物的1～5%；双氧水的浓度为30wt%，用量为酸溶剥离的反应体系的总体积的1～5vol%，酸溶剥离的温度为40～60℃。进一步地，沉淀过程包括：将粒料与水配制为50～200g/L的浆料，并将其pH调至10-11；将氢氧化钠和氨水作为沉淀剂，将浆料、含镍源、钴源和锰源的溶液进行沉淀反应，得到镍钴锰前驱体，且镍源、钴源和锰源的摩尔比与粒料中镍钴锰的摩尔比相同；粒料，含镍源、钴源和锰源的溶液，氢氧化钠和氨水的用量比为（50～200）g：（0.5～2）mol:（5～10）mol:（8～12）mol。进一步地，沉淀反应的温度为30～75℃，反应时间为20～120h。进一步地，锂源包覆过程包括：将镍钴锰前驱体、氢氧化锂和可溶性碳酸盐进行陈化处理，得到新的镍钴锰三元正极材料。进一步地，新的镍钴锰三元正极材料的制备方法还包括：将经锂源包覆的镍钴锰前驱体与掺杂剂进行第二煅烧处理，得到掺杂产物；将掺杂产物与氧化铝进行第三煅烧处理，得到新的镍钴锰三元正极材料。进一步地，掺杂剂选自氧化锌、氧化钛、氧化钪、氧化铝、氧化镁和氧化镓组成的组中的一种或多种；以占锂源包覆的镍钴锰前驱体的重量百分含量计，掺杂剂的用量为0.05～2%；第三煅烧处理中，以占锂源包覆的镍钴锰前驱体的重量百分含量计，氧化铝的用量为0.05～2%。另一方面，本申请还提供了一种镍钴锰正极材料，镍钴锰正极材料包括：内芯层、第一包覆层和第二包覆层，第一包覆层包覆在内芯层表面，第二包覆层包覆在第一包覆层表面；其中，内芯层为废旧镍钴锰正极材料，第一包覆层为镍钴锰三元氢氧化物前驱体，第二包覆层为锂源包覆层；或镍钴锰正极材料采用上述废旧镍钴锰正极材料的回收方法制得。应用本专利技术的技术方案，通过上述回收方法能够制得以废旧镍钴锰正极材料为芯层材料，以镍钴锰三元氢氧化物前驱体为第一包覆层，以锂源包覆层为第二包覆层的新的镍钴锰三元正极材料。因而采用上述回收方法能够对形貌上存在裂纹等缺陷的废旧镍钴锰正极材料进行修复，从而有利于提高其放电容量和循环性能。同时上述回收方法还存在流程短，且成本低等特点。综上所述，采用上述回收方法不仅能够缩短废旧镍钴锰正极材料的回收流程，降低成本，还能够提高新的镍钴锰三元正极材料的放电容量和循环性能等电学性能。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。正如
技术介绍
所描述的，现有的废旧镍钴锰正极材料的回收方法存在流程长、成本高，且制得的新的三元正极材料的放电容量低和循环性能差的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种废旧镍钴锰正极材料的回收方法，废旧镍钴锰正极材料的回收方法包括：对废旧镍钴锰正极材料进行破碎，得到粒料；将粒料作为晶种，使含镍源、钴源和锰源的溶液进行沉淀反应，得到镍钴锰前驱体；在镍钴锰前驱体表面进行锂源包覆，形成新的镍钴锰三元正极材料。由于废旧镍钴锰正极材料一般属于物性比较脆的物料，因而很容易对其进行破碎。同时废旧镍钴锰正极材料的粒度较大需要对其进行破碎以得到适合作为晶种的粒料。以破碎后得到的粒料作为晶种，然后通过沉淀反应，在晶种表面包覆新的镍钴锰沉淀物，形成新的前驱体材料。然后在上述新的前驱体材料的表面进行锂源包覆制得新的镍钴锰三元正极材料。通过上述回收方法能够制得以废旧镍钴锰正极材料为芯层材料，以镍钴锰三元氢氧化物前驱体为第一包覆层，以锂源包覆层为第二包覆层的新的镍钴锰三元正极材料。因而采用上述回收方法能够对形貌上存在裂纹等缺陷的废旧镍钴锰正极材料进行修复，从而有利于提高其放电容量和循环性能。同时上述回收方法还存在流程短，且成本低等特点。综上所述，采用上述回收方法不仅能够缩短废旧镍钴锰正极材料的回收流程，降低成本，还能够提高新的镍钴锰三元正极材料的放电容量和循环性能等电学性能。在一种优选的实施例中，经破碎过程后，粒料的粒径为1～5μm。粒料的粒径包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于提高镍钴锰前驱体包覆层的包覆均匀性，同时也便于进一步提高其在后续应用过程中镍钴锰正极材料的电学性能。镍钴镍三元正极片中除了包含镍钴镍三元正极材料外，还包括碳类材料、隔膜、电解液、粘结剂等物质。上述物质的存在会影响后续制得的正极材料的性能，因而为了去除上述物质，在一种优选的实施例中，废旧镍钴锰正极材料的回收方法还包括：三元正极极片进行拆解剥离，以去除三元正极极片中含有的碳类材料、隔膜、电解液和粘结剂组成的组中的一种或多种，得到废旧镍钴锰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧镍钴锰正极材料的回收方法，其特征在于，所述废旧镍钴锰正极材料的回收方法包括：/n对所述废旧镍钴锰正极材料进行破碎，得到粒料；/n将所述粒料作为晶种，使含镍源、钴源和锰源的溶液进行沉淀反应，得到镍钴锰前驱体；/n在所述镍钴锰前驱体表面进行锂源包覆，形成新的镍钴锰三元正极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种废旧镍钴锰正极材料的回收方法，其特征在于，所述废旧镍钴锰正极材料的回收方法包括：
对所述废旧镍钴锰正极材料进行破碎，得到粒料；
将所述粒料作为晶种，使含镍源、钴源和锰源的溶液进行沉淀反应，得到镍钴锰前驱体；
在所述镍钴锰前驱体表面进行锂源包覆，形成新的镍钴锰三元正极材料。


2.根据权利要求1所述的废旧镍钴锰正极材料的回收方法，其特征在于，经所述破碎过程后，粒料的粒径为1～5μm；
所述废旧镍钴锰正极材料的回收方法还包括：三元正极极片进行拆解剥离，以去除所述三元正极极片中含有的碳类材料、隔膜、电解液和粘结剂中的一种或多种，得到所述废旧镍钴锰正极材料。


3.根据权利要求2所述的废旧镍钴锰正极材料的回收方法，其特征在于，所述拆解剥离的过程包括：将所述三元正极极片进行第一煅烧处理，得到所述废旧镍钴锰正极材料；
所述第一煅烧处理的温度为500～700℃，时间为2～8h。


4.根据权利要求3所述的废旧镍钴锰正极材料的回收方法，其特征在于，所述拆解剥离的过程包括：将所述第一煅烧处理的产物进行酸溶剥离，得到所述废旧镍钴锰正极材料；
所述酸溶剥离过程包括将所述第一煅烧处理的产物与硫酸及双氧水反应；
所述硫酸的浓度为98wt%，加入量为所述第一煅烧处理的产物的1～5%；所述双氧水的浓度为30wt%，用量为所述酸溶剥离的反应体系的总体积的1～5vol%，所述酸溶剥离的温度为40～60℃。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的废旧镍钴锰正极材料的回收方法，其特征在于，所述沉淀过程包括：
将所述粒料与水配制为50～200g/L的浆料，并将其pH调至10-11；
将氢氧化钠和氨水作为沉淀剂，将所述浆料、所述含镍源、钴源和锰源的溶液进行沉淀反应，得到所述镍钴锰前驱体，且所述镍源、所述钴源和所述锰源的摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员：万江涛，张宁，张勇杰，刘满库，李子郯，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32