一种废旧三元锂电池正极材料直接修复方法

本发明属于废旧三元锂电池正极材料直接修复，尤其涉及一种废旧三元锂电池正极材料直接修复方法。

背景技术：

1、锂电池是一种重要的电池类型，广泛应用于电子设备、电动汽车等领域。锂电池可分为锂金属电池和锂离子电池两种类型。锂离子电池是一种可充电电池，不含有金属态的锂，而锂金属电池则是一种不可充电电池，含有金属态的锂。

2、目前，锂金属电池的第五代产品在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。然而，由于其自身的高技术要求限制，只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

3、在废旧三元锂电池的处理过程中，现有技术存在一些问题和缺陷。具体来说，现有废旧三元锂电池正极材料直接修复方法对修复后正极材料的锂电池池容量的测定耗费时间长，这会影响到整个修复过程的效率和成本。此外，现有技术也不能准确测试修复后正极材料的锂电池寿命，这也给电池的二次利用和回收带来了一定的挑战。

4、现有技术在锂金属电池和废旧三元锂电池处理方面存在以下缺点和问题：

5、1.生产成本较高：锂金属电池的生产成本较高，主要因为其生产过程需要高度纯净的金属锂和非水电解质溶液，以及严格的生产工艺要求。这使得锂金属电池的市场规模受到限制，生产商数量较少，价格相对较高。

6、2.安全性问题：锂金属电池在过充、过放、高温等情况下容易发生热失控和爆炸等安全问题，这限制了其在一些领域的应用。此外，废旧锂电池处理过程中，如果处理不当也可能导致安全隐患。

7、3.环境污染问题：锂金属电池和废旧锂电池处理过程中，可能会产生有害的化学物质和废水、废气等污染物，对环境造成一定的影响。

8、4.能源消耗问题：锂金属电池和废旧锂电池处理过程中，需要消耗大量的能源和资源，特别是在电池回收和再利用过程中，能源消耗较大，也容易造成资源的浪费。

9、5.检测精度问题：废旧三元锂电池正极材料的直接修复方法在测试修复后正极材料的锂电池池容量和寿命时，测试精度可能存在一定的误差，需要进一步提高检测精度和可靠性。

10、综上所述，现有技术在锂金属电池和废旧锂电池处理方面存在一些缺点和问题，需要在技术、政策和市场等方面进行深入研究和探索，推动锂电池行业的可持续发展和进步。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种废旧三元锂电池正极材料直接修复方法。

2、本发明是这样实现的，一种废旧三元锂电池正极材料直接修复方法包括：

3、步骤一，经过100℃温度预处理后，将活性材料放入蒸馏水中进行超声处理，与铝箔集流体分离，获得正极粉末材料；获得的正极粉末材料与一定量的三元熔盐及乙酸钾均匀混合，在低温度下同时进行补锂和除杂操作；

4、步骤二，将洗涤、干燥后的补锂粉末在高温条件下进行热处理，通过研磨进一步细化补锂粉末，补锂粉末与溴化锂共热，稳定补锂材料的晶型结构，获得修复后的正极材料；

5、步骤三，对修复后正极材料的锂电池容量进行测定；并对修复后正极材料的锂电池寿命进行测试；

6、步骤四，根据测试结果对正极材料修复效果进行评价。

7、进一步，所述对修复后正极材料的锂电池容量进行测定方法如下：

8、(1)确定修复后正极材料的锂电池池电极的材料体系；根据所述材料体系获得所述修复后正极材料的锂电池池的充放电特征容量-开路电压数据库；采集所述修复后正极材料的锂电池池的静态电压值；

9、(2)根据所述修复后正极材料的锂电池池的状态控制所述修复后正极材料的锂电池池充放电；获得所述修复后正极材料的锂电池池充放电后的容量变化值；根据所述静态电压值和所述容量变化值查询所述充放电特征容量-开路电压数据库，以获得所述修复后正极材料的锂电池池的容量。

10、进一步，所述根据所述修复后正极材料的锂电池池的状态控制所述修复后正极材料的锂电池池充放电，包括：

11、判断所述静态电压值是否小于开路电压阈值；

12、当所述静态电压值小于所述开路电压阈值时，控制所述修复后正极材料的锂电池池放电，直至所述修复后正极材料的锂电池池电压达到截止电压。

13、进一步，所述根据所述修复后正极材料的锂电池池的状态控制所述修复后正极材料的锂电池池充放电，还包括：

14、当所述静态电压值大于等于所述开路电压阈值时，控制所述修复后正极材料的锂电池池充电，直至所述修复后正极材料的锂电池池电量超过电量阈值。

15、进一步，所述材料体系包括磷酸铁锂，磷酸铁修复后正极材料的锂电池池设置有充放电平台电压，根据所述修复后正极材料的锂电池池的状态控制所述修复后正极材料的锂电池池充放电，包括：

16、判断所述修复后正极材料的锂电池池当前状态的前一状态是否为第一状态，其中，所述第一状态为放电至截止电压后再充电到所述充放电平台电压；

17、当所述修复后正极材料的锂电池池当前状态的前一状态为所述第一状态时，控制所述修复后正极材料的锂电池池充电，直至所述修复后正极材料的锂电池池电量超过电量阈值。

18、进一步，所述根据所述修复后正极材料的锂电池池的状态控制所述修复后正极材料的锂电池池充放电，还包括：

19、确定所述修复后正极材料的锂电池池当前状态的前一状态为第二状态，其中，所述第二状态为充电至电量超过所述电量阈值后再放电至所述充放电平台电压；

20、判断所述静态电压是否大于等于预设电压阈值；

21、当所述静态电压大于等于所述预设电压阈值时，控制所述修复后正极材料的锂电池池放电，直至所述修复后正极材料的锂电池池电压达到截止电压。

22、进一步，所述对修复后正极材料的锂电池寿命进行测试方法如下：

23、1)调节所述恒温箱的温度等于第一设定温度，对所述修复后正极材料的锂电池进行第一静置处理；在所述第一设定温度下，对所述修复后正极材料的锂电池进行第一恒流充电，当充电容量等于或者大于实际容量与预设的荷电状态下限值的乘积时，结束所述第一恒流充电，所述荷电状态下限值大于0；

24、2)在所述第一设定温度下，对所述修复后正极材料的锂电池进行所述第一静置处理；在所述第一设定温度下，对所述修复后正极材料的锂电池进行第一恒流恒压充电，当充电容量等于或者大于所述实际容量与预设的放电深度的乘积或者充电电流等于或者小于恒压充电限制电流时，结束所述第一恒流恒压充电，所述放电深度与所述荷电状态下限值的和值小于1；调节所述恒温箱的温度等于第二设定温度，对所述修复后正极材料的锂电池进行所述第一静置处理；

25、3)在所述第二设定温度下，对所述修复后正极材料的锂电池进行恒流放电，当放电容量等于或者大于所述实际容量与所述放电深度的乘积或者所述修复后正极材料的锂电池的电压等于或者小于恒流放电限制电压时，结束所述恒流放电；在所述第二设定温度下，对所述修复后正极材料的锂电池进行所述第二静置处理；返回所述在所述第一设定温度下，对所述修复后正极材料的锂电池进行所述第一静置处理步骤，直至所述修复后正极材料的锂电池达到寿命终点。

26、进一步，所述返回所述在所述第一设定温度下，对所述修复后正极材料的锂电池进行所述第一静置处理步骤之后，所述直至所述修复后正极材料的锂电池达到寿命终点之前，还包括：

27、直至所述恒流放电的次数等于预设的次数阈值；

28、调节所述恒温箱的温度等于所述第一设定温度，对所述修复后正极材料的锂电池进行所述第一静置处理；

29、在所述第一设定温度下，对所述修复后正极材料的锂电池进行第二恒流恒压充电，当剩余容量等于或者大于所述实际容量与预设的荷电状态上限值的乘积时，结束所述第二恒流恒压充电，所述荷电状态上限值等于所述放电深度与所述荷电状态下限值的和值；

30、在所述第一设定温度下，对所述修复后正极材料的锂电池进行所述第一静置处理；

31、返回所述在所述第二设定温度下，对所述修复后正极材料的锂电池进行恒流放电步骤。

32、进一步，所述荷电状态下限值等于10％。

33、进一步，所述放电深度等于80％；

34、所述第一设定温度的取值范围为30℃；

35、所述第二设定温度的取值范围为63℃；

36、所述第一恒流充电对应的充电电流为0.5c；和/或，所述恒流放电对应的放电电流为1c。

37、结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

38、本发明通过对修复后正极材料的锂电池容量进行测定方法能快速测定复后正极材料的锂电池容量；同时，通过对修复后正极材料的锂电池寿命进行测试方法根据状态参数将控制指令发送至充放电机，控制充放电机对修复后正极材料的锂电池执行上述的修复后正极材料的锂电池寿命的测试方法，以对修复后正极材料的锂电池的浅充浅放的充放电模式的寿命进行测试，以使测试得到的修复后正极材料的锂电池寿命数据更加符合修复后正极材料的锂电池实际使用时的寿命，测试更加准确。

39、本发明的优点和积极效果主要表现在以下几个方面：

40、1)资源回收和环保：通过修复废旧三元锂电池正极材料，实现资源的循环利用，减少废弃物的处理压力，降低对环境的污染。同时，修复过程中产生的废物较少，有利于环境保护和可持续发展。

41、2)成本节约：修复废旧三元锂电池正极材料的成本低于新材料的生产成本，有助于降低电池制造成本，从而降低锂电池产品的价格，推动其在各个领域的广泛应用。

42、3)提高综合性能：通过采用科学的方法和技术进行正极材料修复，可以改善锂电池的充放电性能、循环稳定性和安全性等方面的综合性能，提升锂电池的使用寿命。

43、4)可控的修复过程：本发明提供了一种具有良好可控性的修复方法，可以根据废旧三元锂电池正极材料的具体情况，调整修复过程的参数，以获得性能优良的修复后正极材料。这为废旧三元锂电池正极材料的修复提供了灵活性和可行性。

44、5)广泛适用性：本发明的方法适用于各种类型的废旧三元锂电池正极材料，具有广泛的应用前景。同时，该方法可以借鉴和推广到其他类型的锂电池正极材料的修复工作中，实现多种正极材料的修复和回收利用。

45、6)有利于行业发展：本发明的实施将有助于推动锂电池回收利用行业的发展，提高锂电池废旧物的再生利用率，为锂电池产业的可持续发展和绿色经济提供支持。