【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废旧锂离子电池回收，尤其是涉及一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法及应用。
技术介绍
1、随着电动汽车和储能设备的快速发展，锂离子电池(libs)的使用正在蓬勃发展，消耗的libs数量也在增加。因此，电池回收已成为工业界和学术界都感兴趣的焦点之一。目前，热法和湿法冶金回收方法被广泛用于从降解电池中提取有价值的锂和过渡金属元素进行再利用。然而，火法中涉及的高温冶炼和湿法法中的强酸浸出引起了人们对能源消耗和污染的担忧。因此，发展直接回收废旧正极材料可以作为一种有前途的替代方法。
2、锂离子电池作为一种备受关注的储能技术，其正极材料的回收与重复利用可以极大限度的缓解能源消耗，而正极材料的回收重点在于锂离子的重新吸附，补充锂离子的消耗。
3、锂离子电池在充放电过程中，材料本身通常会导致部分锂离子失活，这会在一定程度上损害电池的循环稳定性，且随着循环次数增加，放电的电容和容量都会迅速下降。
4、因此，针对现有技术的不足，提供一种能够在电池循环后补偿电池失活锂离子的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法及应用，经过实验发现使用lioh与1-戊醇可反应生成戊氧基锂溶液，戊氧基锂溶液的链式结构大大降低了降解ncm颗粒表面的吸附能，从而促进了废正极材料体系在环境条件下的自发锂化，本专利技术成本较低，简单合理，电性能良好，适用于商业化生产。
2、为实现上述目的，本专利技术提供
3、优选的，废正极材料的直接回收再生方法包括以下工序：
4、s1、拆解工序，废正极材料为ncm正极材料；
5、s2、戊氧基锂制备工序；
6、s3、锂化工序。
7、优选的，具体包括以下步骤：
8、（1）将废旧正极材料手工拆解得到降解后的正极材料，用nmp溶液以及1m naoh溶液对拆解后的正极材料进行清洗，将正极材料制备为粉末状；利用nmp溶液去除聚偏氟乙烯粘结剂以及电解质成分，利用naoh溶液去除残留的铝杂质；
9、（2）将lioh加入正戊醇溶液中，维持混合溶液的ph值为7-11，在反应釜内溶解反应，并不断搅拌，保证lioh与正戊醇溶液的充分接触，必要时可以重复上述操作；lioh溶液浓度为99%，正戊醇溶液浓度为95%。
10、（3）将粉末状的正极材料放入戊氧基锂溶液中搅拌反应，完成后分离固体残渣；
11、（4）将固体残渣在50-70℃的真空烘箱中干燥后在马弗炉中烧结，逐渐提高反应温度至反应结束得到再生正极材料并保温，保证锂离子的补充。
12、优选的，步骤（2）中反应至透明溶液变为淡黄色，溶解反应以及搅拌时间为10-14h，lioh与正戊醇溶液的比例为1.5:1。
13、优选的，步骤（3）中降解后的正极材料的投入摩尔数小于戊氧基锂溶液中锂摩尔数含量的二分之一，搅拌时间为3-5h。
14、优选的，步骤（4）中在马弗炉中经历两次升温，升温之前可以适当补充li2co3，马弗炉的初始温度为300-500℃，烧结3h，令戊氧基锂分解为li2co3，然后升温至600-800℃，烧结5h，令li2co3分解生成li2o，之后升温至800-900℃，烧结3h，从而完成修复过程。其中，300-500℃的温度能够保证固溶体的融合，600-800℃能够把li嵌入晶格中，800-900℃保证材料的烧结。
15、优选的，步骤（4）中反应结束时再生正极材料表面有无定形形态的涂层，800-900℃保温1h后涂层消失，该涂层与再生正极材料之间无新化学键生成。
16、本专利技术还提供了上述一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法的应用，应用于废正极材料的回收以及再生正极材料，再生正极材料组装成为纽扣电池或软包。
17、优选的，再生正极材料组装成为纽扣电池的步骤为：
18、a1、将再生正极材料与乙炔黑以及pvd按8:1:1的质量比混合，溶解在nmp溶液中制备浆料；
19、b1、将浆料均匀涂抹至铝箔表面上，浆料在铝箔表面的负载密度为5mg·cm-2，真空120℃的环境中干燥制备正极。将正极切割成直径为12mm的圆盘；
20、c1、将金属锂片作为负极，聚丙烯为隔膜、将碳酸乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯以质量比为1:1:1混合作为电解质，与正极组装为纽扣电池。
21、优选的，再生正极材料组装成为软包电池的步骤为：
22、a2、将再生正极材料与乙炔黑以及pvd按8:1:1的质量比混合，溶解在nmp溶液中制备浆料；
23、b2、将浆料均匀涂抹至铝箔表面上，浆料在铝箔表面的负载密度为15mg·cm-2，真空120℃的环境中真空干燥过夜制备正极；
24、c2、将石墨作为负极，聚丙烯为隔膜、将碳酸乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯以质量比为1:1:1混合作为电解质。切割后将电极片堆叠起来，在注入电解液和包装后获得软包电池。
25、因此，本专利技术采用上述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法及应用，具备以下有益效果：
26、1、本专利技术生成的戊氧基锂溶液的吸附能高于lioh溶液，解决了锂离子电池内部因锂离子失活而导致的锂离子电池容量下降的问题，有效地提高了材料中锂离子的补充效率；
27、2、本专利技术中制备的戊氧基锂经过多次升温生成的产物可以很好的进入废正极材料的体系空隙以补充失活的锂离子；
28、3、本专利技术的制备方法操作简单、成本较低，具有较高的商业应用价值。
29、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，通过戊氧基锂C5H11OLi的自吸附功能降低废正极材料中锂化反应的热力学势垒，在无外部驱动力的情况下，戊氧基锂自发吸附在降解的阴极颗粒的表面自发锂化，实现对废旧电池中消耗锂的补充。
2.根据权利要求1所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，废正极材料的直接回收再生方法包括以下工序：
3.根据权利要求2所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，步骤（2）中反应至透明溶液变为淡黄色，溶解反应以及搅拌时间为10-14h，LiOH与正戊醇溶液的比例为1.5:1。
5.根据权利要求3所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，步骤（3）中降解后的正极材料的投入摩尔数小于戊氧基锂溶液中锂摩尔数含量的二分之一，搅拌时间为3-5h。
6.根据权利要求3所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方
7.根据权利要求6所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，步骤（4）中反应结束时再生正极材料表面有无定形形态的涂层，800-900℃保温1h后涂层消失。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法的应用，其特征在于，应用于废正极材料的回收以及再生正极材料，再生正极材料组装成为纽扣电池或软包电池。
9.根据权利要求8所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法的应用，其特征在于，再生正极材料组装成为纽扣电池的步骤为：
10.根据权利要求8所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法的应用，其特征在于，再生正极材料组装成为软包电池的步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，通过戊氧基锂c5h11oli的自吸附功能降低废正极材料中锂化反应的热力学势垒，在无外部驱动力的情况下，戊氧基锂自发吸附在降解的阴极颗粒的表面自发锂化，实现对废旧电池中消耗锂的补充。
2.根据权利要求1所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，废正极材料的直接回收再生方法包括以下工序：
3.根据权利要求2所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，步骤（2）中反应至透明溶液变为淡黄色，溶解反应以及搅拌时间为10-14h，lioh与正戊醇溶液的比例为1.5:1。
5.根据权利要求3所述的一种通过自发锂化对废正极材料的直接回收再生方法，其特征在于，步骤（3）中降解后的正极材料的投入摩尔数小于戊氧基锂溶液中锂摩尔数含量的二分之一，搅拌时间为3-5h。
6.根据权利要求3所述的一种通过自...
【专利技术属性】
技术研发人员：申继学，吉芍臣，李紫萱，闫小兵，张宁，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：
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