一种废旧锂电池正极材料直接再生的方法

本发明涉及一种废旧锂电池正极材料直接再生的方法，尤其涉及一种利用沥青中的沥青质组分来还原废旧锂离子电池的正极材料的方法。

背景技术：

1、在全球能源转型和环境保护的大背景下，锂离子电池作为一种高效、清洁的能源存储方式，其应用范围不断扩大，尤其在移动通信、电动汽车、储能等领域的广泛应用，推动了新能源技术的飞速发展。

2、锂离子电池的正极材料，如licoo2、linio2、limn2o4、lifepo4、linicomno2等，是决定电池性能和寿命的关键。随着电池的广泛使用，废旧电池的处理成为了一个重要问题。这些废弃物中含有大量的正极材料，其不仅包含有价值的金属资源，同时也可能对环境造成污染。因此，怎样合理处置这些正极材料，能否使废旧锂电池正极材料变废为宝是摆在众多科研工作者面前的行业难题。

3、目前，已有一些方法用于回收和再利用废旧锂离子电池的正极材料，例如物理法、化学法、热化学法等。这些方法虽然可以实现正极材料的回收和再利用，但也存在一些问题，如成本高、效率低、操作复杂、副产物多、环境污染严重等。而利用沥青作为还原剂，通过高温处理来再生正极材料。这种方法不仅能够有效还原正极材料，提高其导电性和结构稳定性，而且能够在正极表面形成碳包覆层，进一步提升材料的稳定性和电池的循环性能。本发明利用沥青中的沥青质组分的界面活性，使其吸附在正极材料表面。经过高温处理，正极表面的沥青质吸附层转化为碳层，并将正极材料还原，制备过程中加入少量锂盐，起到补锂的作用。沥青的应用不仅实现了正极材料的还原，还在正极表面形成碳包覆层，进一步提升了再生材料的稳定性。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供以一种废旧锂电池正极材料直接再生的方法，该方法可以兼顾还原效果和碳包覆效果，提高正极材料的导电性和结构稳定性。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种沥青作为还原剂再生废旧锂电池正极材料的方法，该方法包括以下步骤：

3、(1)将废旧锂离子电池的正极材料、沥青以及能溶于有机溶剂的锂盐均匀分散在甲苯与庚烷的混合溶剂中，其中甲苯与庚烷的体积比为1:1至1:0，每公斤正极材料用溶剂量为0.5-2l；

4、(2)去除有机溶剂后得到正极材料、沥青和锂盐的混合物；

5、(3)将步骤(2)中得到的混合物在惰性气氛下加热，使沥青碳化并还原正极材料。

6、优选的，所述步骤(1)中的正极材料为licoo2、linio2、limn2o4、lifepo4或linicomno2；

7、优选的，所述步骤(1)中的沥青质为石油沥青、天然沥青或改性沥青；

8、优选的，所述步骤(2)中混合物中正极材料与沥青质的质量比为1:0.1～0.5；

9、优选的，所述步骤(3)中所述加热温度为500-1000℃，所述加热时间为0.5～5小时。

10、优选的，所述步骤(3)中所述所述步骤(3)中的所述能溶于机溶剂的锂盐为双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟甲磺酰亚胺锂(litfsi)、二草酸硼酸锂(libob)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)或六氟磷酸锂(lipf6)，用量为正极材料质量的0.5％-2％。

11、本发明的有益效果是：

12、(1)首先可以有效地去除正极材料中的金属杂质，恢复其晶格结构和电化学性能。

13、(2)可以在其正极材料表面形成碳包覆层，提高其导电性和循环稳定性。

14、(3)利用甲苯、庚烷或甲苯与庚烷作为溶剂来处理混合物，可以减少溶剂对环境的影响并提高溶剂回收率。利用不同温度的沥青质作为还原剂来适应不同类型的正极材料。(4)利用甲苯与庚烷作为溶剂来处理混合物，可以实现沥青衍化碳包覆层的微观结构，得到性能优异的碳层。

技术特征：

1.一种废旧锂电池正极材料直接再生的方法，其特征在于，利用沥青作为还原剂再生正极材料，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极材料直接再生的方法，其特征在于：步骤(1)中正极材料包括licoo2、linio2、limn2o4、lifepo4或linicomno2。

3.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极材料直接再生的方法，其特征在于：步骤(1)中的所述沥青质包括石油沥青、天然沥青或改性沥青。

4.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极材料直接再生的方法，其特征在于：步骤(1)中正极材料与沥青的质量比为1:0.1～0.5。

5.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极材料直接再生的方法，其特征在于：步骤(1)中所述混合溶剂中甲苯与庚烷的体积比为1:1至1:0，每公斤正极材料用溶剂量为0.5-2l。

6.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极材料直接再生的方法，其特征在于：步骤(3)中的所述加热的温度为500～1000℃，所述加热的时间为0.5～5小时。

7.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极材料直接再生的方法，其特征在于：步骤(3)中的所述能溶于机溶剂的锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或六氟磷酸锂中的任意一种，用量为正极材料质量的0.5％-2％。

8.如权利要求1-7任一所述方法在制备再生正极材料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种沥青作为还原剂再生废旧锂电池正极材料的方法，属于电池再生技术领域。锂离子电池正极材料在长期循环过程中会发生结构损伤、金属元素氧化以及锂的损失，这些问题会导致正极容量的下降。本发明利用沥青中的沥青质组分的界面活性，使其吸附在正极材料表面。经过高温处理，正极表面的沥青质吸附层转化为碳层，并将正极材料还原，制备过程中加入少量锂盐，起到补锂的作用。沥青的应用不仅实现了正极材料的还原，还在正极表面形成碳包覆层，进一步提升了再生材料的稳定性。

技术研发人员：谭文,赖尊楠,罗子健,漆伟龙,陈家宝,衷水平
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23