(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111476718.4 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221116 江苏省徐州市大 学路1号中国 矿业大学 (72)发明人 何亚群　李金龙　陈王洋　张峰彬　 冯驿　韦能　力涛　袁雪　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 代理人 张联群 (51)Int.Cl. H01M 10/54(2006.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改 性方法 (57)摘要 一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改 性方法， 属于电子废弃物资源化处理领域。 通过 有机溶剂溶解和低温有 氧热处理联用， 获得纯净 的废弃正极活性材料， 实现其高效富集纯化； 再 通过补锂和表 面包覆改性联用， 将废弃正极活性 材料与补锂添加剂、 包覆改性剂均匀混合， 以高 温固相反应的方式， 补充废弃正 极活性材料缺失 的锂元素， 并在修复改性材料表面形成保护层； 在促进修复改性材料锂离子、 电荷迁移的同时， 减轻循环过程中电解液的侵蚀作用， 提升材料表 面稳定性； 通过高效富集纯化和高温固相反应， 使废弃正极活性材料表面受损结构和电化学表 现均得到恢复。 优点： 不涉及强酸强碱等腐蚀性 药剂， 缩短了回收技术工艺流程， 极大减少了能 源消耗与二次污染。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114204151 A 2022.03.18 CN 114204151 A 1.一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改性方法， 其特征在于： 通过有机溶剂溶解 和低温有氧热 处理联用， 获得纯净的废弃正极活性材料， 实现其高效富集纯化； 再通过补锂 和表面包覆改性联用， 将废弃正极活性材料与补锂 添加剂、 包覆改性剂均匀混合， 以高温 固 相反应的方式， 补充废弃正极活性材料缺 失的锂元素， 并在修复 改性材料表面形成保护层； 在促进修复 改性材料锂离子、 电荷迁移的同时， 减轻循环过程中电解液的侵 蚀作用， 提升材 料表面稳定性； 通过高效富集纯化和高温固相反应， 使废弃正极活性材料表面受损结构和 电化学表现均得到恢复。 2.根据权利要求1所述的一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改性方法， 其特征在 于， 包括以下 具体步骤： 步骤S1， 放电、 拆解： 将充分放电、 风干后的废弃锂离 子电池单体 拆解； 步骤S2， 预处理： 采用有机溶剂溶解除去正极片中大部分有机粘结剂， 过滤、 干燥、 筛分 后， 再通过低温有氧热处理， 除去残余失效粘结剂和导电剂， 得到纯净的废弃正极活性材 料； 步骤S3， 均匀混合： 将步骤S2得到的废弃正极活性材料进行检测， 确定各金属元素的含 量， 按照一定比例与补锂添加剂、 包覆改性剂充分研磨混合； 步骤S4， 修复改性： 将步骤S3中混合均匀的物料在有氧气氛下进行高温固相反应， 反应 完成后将产物研磨分散、 清洗、 烘干， 得到最终修复改性的正极活性材 料。 3.根据权利要求2所述的一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改性方法， 其特征在 于： 步骤S1中， 所述放电方式为化学放电， 使用氯化钠、 氯化钾等强电解质和水调配成5 ‑ 20wt％的溶液， 将废弃锂离子电池单体置于强电解质溶液中浸泡24 ‑48h充分放电， 拆解后 得到正极片、 负极片、 隔膜、 外壳。 4.根据权利要求2所述的一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改性方法， 其特征在 于： 步骤S2 中， 将拆解得到的正极片烘干除去表面电解液， 剪成尺寸约1 ×1cm的小片， 按照 固液比为50 ‑150g/L浸入有机溶剂中， 溶解温度为60 ‑95℃， 溶解时间为40 ‑150min， 搅拌转 速为100‑500rpm； 所述有机溶剂为N ‑甲基吡咯烷酮、 二甲基甲酰胺、 二甲基乙酰胺 等与有机 粘结剂相似相溶的溶剂中的一种。 5.根据权利要求2所述的一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改性方法， 其特征在 于： 步骤S2中， 将溶解了大部 分粘结剂的溶液过滤、 干燥、 筛 分， 分别得到正极材料黑粉和铝 箔， 再将黑粉进行低温有氧热 处理， 除去残留的失效粘结剂和导电剂； 所述低温有 氧热处理 方式为马弗炉、 管式炉等加热设备， 有氧气氛为空气或氧气， 热处理条件为升温速率5 ‑20 ℃/min， 温度为 400‑600℃， 时间为6 0‑120min。 6.根据权利要求2所述的一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改性方法， 其特征在 于： 步骤S3中， 所述补锂添加剂为碳酸锂、 硝酸锂、 乙酸锂、 氢氧化锂、 过氧化锂中的一种或 几种； 所述包覆改性剂为纳米级二氧化钛、 纳米级氧化铝、 纳米级氧化镁、 纳米级铝酸锂中 的一种或几种。 7.根据权利要求2所述的一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改性方法， 其特征在 于： 步骤S3中， 所述补锂添加剂、 包覆改性剂与废弃正极活性材料分别按照摩尔比例、 质量 分数比例混合， 锂 元素与过渡 金属元素摩尔比为(1.05 ‑1.50)︰ 1， 包覆改性剂在混合物料中 的质量分数为0.5 ‑2.0wt％； 所述研磨混合过程中， 研磨方式为滚筒球磨机球磨， 球料比为权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114204151 A 21︰(5‑20)， 转速为10 0‑450r/min， 球磨的时间为3 0‑90min。 8.根据权利要求2所述的一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改性方法， 其特征在 于： 步骤S4中， 所述高温固相反应方式为马弗炉或管式炉加热， 升温速率为5 ‑10℃/min， 反 应温度为70 0‑900℃， 反应时间为8 ‑12h， 所述有氧气氛为空气或氧气。 9.根据权利要求2所述的一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改性方法， 其特征在 于： 步骤S4中， 所述研磨分散过程中， 研磨方式为滚筒球磨 机球磨， 球料比为1︰(5 ‑20)， 转速 为100‑300r/min， 球磨的时间为20 ‑60min。 研磨完成后的产物分别用无水乙醇和 去离子水 清洗， 在真空烘 箱中烘干即得最终修复改性的正极活性材 料。 10.根据权利要求1或2所述的一种废弃锂离子电池正极活性材料修复改性方法， 其特 征在于， 废弃正极活性材料包括但不限于目前主流商用的正极材料； 所述的正极材料为镍 钴锰三元材料、 钴酸锂和磷酸铁锂材料； 所述的镍钴锰三元材料为111型、 811型、 622型或 523型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114204151 A 3