【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废旧锂离子电池正极材料的回收，具体涉及一种废旧锂离子电池三元多晶正极材料裂解再生的方法。
技术介绍
1、随着化石能源的枯竭和人类对能源的不断依赖，以及在碳中和的全球趋势中，锂离子电池凭借其能量高，循环寿命长以及绿色环保等优点广泛应用于固定式储能、智能电网、电力交通以及便携式电子设备等领域。尤其是近年来燃油汽车因石油价格持续上涨，新能源汽车势如破竹，呈指数级增长。高速发展的电动汽车市场也对电动汽车性能提出了更高的要求，例如更高的续航里程、更长的使用寿命以及更低的制造成本。而锂离子电池作为电动汽车的标准电源，提高其能量密度和降低成本是其主要发展方向。三元正极材料的高镍化，就是对能量密度的极致追求，也是目前一条主要的技术路线。镍含量越高，转移电子越多，容量相应就越大，对应的电池模组能量密度也越高。
2、单晶材料具备较高的机械强度和结构稳定性，是实现高电压技术的最佳选择。同时由于三元单晶正极材料内部没有晶界，表面光滑，具有更高的稳定性，因此单晶正极材料在循环容量保持率方面优于多晶正极材料。单晶正极材料的核心原理是通过高温烧结形成大单晶颗粒，其生产工艺分为二次和三次烧结。其中，三次烧结工艺在三元前驱体选择的宽泛性、工艺兼容性以及产品的晶体结构完整性等方面具有一定优势，并可改善镍含量不断提升对正极材料结构稳定性、安全性和循环性能带来的负面影响。与多晶中镍相比，单晶中镍需要在高温环境下多次烧结，控制难度大。而且，过高的温度会加剧镍锂混排及二次结晶，造成循环性能下降。同时，高温煅烧时会造成锂挥发，因此，需要补充适度的锂
3、中国专利文件cn115874264a公开了一种单晶三元正极材料及其制造方法、一种锂离子电池，通过将三元前驱体、锂盐和第一添加剂混合均匀进行一次烧结，将一次烧结产物进行粉碎处理,得到粉碎产物，将粉碎产物和第二添加剂混合均匀进行二次烧结,得到二次烧结产物，将二次烧结产物和包覆剂混合均匀进行三次焙烧，得到单晶三元正极材料。中国专利文件cn202110695118.0公开了单晶三元正极材料及其制备方法、锂离子电池正极及锂离子电池，将ncm三元前驱体、锂盐、含锶的化合物和氧化铝、氧化锆、二氧化钛、氧化钇、氢氧化镁中的任意一种或者多种的混合物进行第一烧结，得到烧结后产物；将烧结后产物进行破碎,得到破碎后材料；将包覆剂和破碎后材料混合进行第二烧结,得到单晶三元正极材料。虽然上述方法都可以制备得到单晶正极材料，但是中国专利文件cn115874264a公开了一种单晶三元正极材料及其制造方法、一种锂离子电池，其需要通过三次烧结来制备单晶三元正极材料，中国专利文件cn202110695118.0公开了单晶三元正极材料及其制备方法、锂离子电池正极及锂离子电池，则需要两次烧结的同时加入一定量的除锂盐之外的添加剂，且两种方法都需要加入额外的添加剂和进行高温长时间烧结，能耗较高，过程繁琐。
4、针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种低温裂解，短程高效的将废旧三元正极材料裂解再生为可直接使用的单晶改性正极材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种废旧锂离子电池三元多晶正极材料裂解再生的方法，通过低温真空裂解熔盐再生废旧三元多晶正极材料，同时对三元正极材料进行表面改性以提高性能。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
3、一种废旧锂离子电池三元多晶正极材料裂解再生的方法，包括：将废旧三元多晶正极材料与尿素在加热条件下进行充分混合并达到熔融态后在真空环境下进行真空裂解得到废旧单晶三元正极材料，在熔盐体系下进行锂损失补偿得到再生改性单晶正极材料。
4、对三元正极材料进行表面改性以提高性能，是利用在一定温度下(400-500℃)，ch4n2o分解为nh3和hnco。当温度升高(750-850℃)时，hnco呈液态，更好的包裹在已经修复的单晶材料的表面，形成了一层致密的hnco包覆层包裹在材料表面。
5、进一步的，具体包括以下步骤：
6、s1：将废旧锂离子电池三元多晶正极材料与尿素进行混合，废旧多晶正极材料与尿素的质量比为1：0.25-2，并在135-150℃条件下恒温加热1-8h，得到尿素渗入并包覆的废旧三元多晶正极材料；
7、s2：将所述尿素渗入并包覆的废旧三元多晶正极材料置于真空干燥箱中升温至160-200℃下真空裂解8-15h，得到废旧单晶正极材料；
8、s3：将所示废旧单晶正极材料与一水合氢氧化锂与一水合硫酸锂组成的熔盐体系在研钵中均匀混合后在氧气气氛下置于管式炉中在400-500℃煅烧4-7h后升温到750-800℃煅烧8-12h，随炉冷却，经水洗，洗去残余的锂盐后在80℃经过12h干燥后在750-850℃氧气气氛下煅烧2-5小时，随炉冷却后的到再生改性单晶三元正极材料。
9、进一步的，所述一水合氢氧化锂与一水合硫酸锂的摩尔比为2：0.5-2。
10、ch4n2o的熔化温度为132.7℃，因此选择150℃作为ch4n2o与ss-ncm的加热温度，再达到熔点后，熔化的ch4n2o部分沿着晶界和微裂纹从表面向颗粒内部渗入，极大地削弱了材料的结构稳定性。在高温条件下ch4n2o分解为nh3和hnco(异氰酸)。由于ch4n2o的沸点为196.6℃，当在200℃真空环境下，ch4n2o达到汽化温度后，汽化的ch4n2o将二次颗粒裂解为一次颗粒。低温烧结时(400-500℃)，lioh·h2o和li2so4·h2o达到共熔点，同时，ch4n2o分解为nh3和hnco。当高温烧结时(750-850℃)，li+进入材料晶格内部，进行li损失的补偿修复材料结构，同时，hnco呈液态，可以更好的包裹在再生单晶材料的表面，会形成一层致密的hnco包覆层包裹在材料表面。
11、本专利技术的有益效果：
12、本技术方案利用尿素作为裂解剂，在较低的温度(150℃)和较短的时间(8-15小时)内通过真空裂解，实现对废旧三元多晶正极材料的高效处理与转化。与传统需要长时间、高温烧结的过程相比，这种方法显著降低了能耗，优化了处理周期。针对目前现在的单晶化方法需要高温长时间高温烧结以及球磨单晶化方法在球磨的过程中可能破坏材料的晶体结构，造成不可逆损失。而本方法不仅在较低温的条件下即可实现单晶化，且时间较短，周期较少，且结构不会形成不可逆破坏。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种废旧锂离子电池三元多晶正极材料裂解再生的方法，其特征在于，包括：将废旧三元多晶正极材料与尿素在加热条件下进行充分混合并达到熔融态后在真空环境下进行真空裂解得到废旧单晶三元正极材料，在熔盐体系下进行锂损失补偿得到再生改性单晶正极材料。
2.如权利要求1所述的废旧锂离子电池三元多晶正极材料裂解再生的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的废旧锂离子电池三元多晶正极材料裂解再生的方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池三元多晶正极材料裂解再生的方法，其特征在于，包括：将废旧三元多晶正极材料与尿素在加热条件下进行充分混合并达到熔融态后在真空环境下进行真空裂解得到废旧单晶三元正极材料，在熔盐体系下进行锂损失补偿得到再生改...
【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏，赵晓惠，孟奇，崔浩，刘庆丰，范毅，苏永佑，曹宝通，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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