CN115136386B 正极活性材料再利用方法 （株式会社Lg新能源）

2022.08.15PCT/KR2021/0005562021.01.14WO2021/246606KO2021.12.09KR20170033787A,2017.03.27US2013323142A1,2013.12.05US2018212282A1,2018.07.26提供一种通过从正极废料回收活性材料再材料再利用方法包括以下步骤：(a-1)将包括位于集流体上的锂复合过渡金属氧化物正极活性材料层的正极废料浸泡在碱性水溶液中以将所述活性材料层与所述集流体分离；(a-2)通过在空气中热处理所述活性材料层热分解所述活性料层中的活性材料；(b)用在水溶液状态下呈碱干燥洗涤过的活性材料；以及(c)向洗涤过的活性材料添加锂前体，并对产生的混合物进行退22.根据权利要求1所述的正极活性材料再利用方法，其中，所述碱性溶液包括LiOH或3.根据权利要求1所述的正极活性材料再利用方法，所述正极活性材料再利用方法进述锂化合物溶液中的同时搅拌所收集的活性材13.根据权利要求12所述的正极活性材料再利用方法，其中，所述退火的温度不超过℃下进行热处理。34公开涉及一种收集和再利用锂二次电池制造过程中产生的正极废料或使用后丢弃的锂二取活性材料元素采用了非环保工艺来收集纯原材料，并且需要中和工艺和废水处理工艺，5流体上的锂复合过渡金属氧化物正极活性材料层的正极废料浸泡到碱性溶液中以将所述活性材料层与所述集流体分离；(a-2)在空气中热处理所述活性材料层以热分解所述活性[0014]可以在300℃至800℃下执行所述热处理。[0016]所述锂化合物溶液中锂化合物(优选LiOH)的含量在0％以上且15％以下。所述洗[0017]所述洗涤可以是通过在浸泡在所述锂化合物溶液中的同时搅拌所收集的活性材[0019]所述锂前体的添加量可以用于以损失锂的比率添加锂至所述活性材料层中使用[0022]所述退火可以是在400℃至1000℃下在空气中进行的。6[0033]根据本公开，能够再利用废弃的正极活性材料(如锂二次电池制造工艺中产生的正极废料)而不使用酸，从而实现环保。根据本公开的方法不需要中和工艺或废水处理工[0042]图4是示出与本公开的实验例中浸泡到碱性溶液的工艺有关的一系列步骤的图7开所属技术领域中的普通技术人员(下文中的本领域技术人员)通[0050]传统的活性材料再利用工艺主要是为了提取使用后性能下降的锂二次电池活性[0051]此外，众所周知的活性材料再利用工艺涉及生产金属(直接还原法)或从通过酸/碱溶解提取的或使用还原剂/添加剂熔化的无价金属中再合成活性材料，这需要额外的化[0057]如以上参考图1所述，正极废料可以是在制造包括集流体上的锂复合过渡金属氧8并注入电解质溶液，该浆料是将N-甲基吡咯烷酮(NMP)添加到作为活性材料的锂钴氧化物[0061]可以考虑正极废料的处置和后续工艺中使用的设备所要求的特性进行切割或切[0065]图3是示出与浸泡到碱性溶液的S25的工艺有关的一系列步骤的图。(a)示出将破并在溶剂挥发后，活性材料和导电材料借助粘结剂结合。活性材料层通过S25与集流体分9[0075]在正极废料中残留的电解质溶液的情况下，在进行所提出的方法的S30而不进行可再利用的活性材料表面上产生的反应物，以防止杂质残留在可再利用的活性材料表面本公开中使用的在水溶液中呈碱性的锂混合物溶液的作用是去除S30热分解后可能留下的岩盐[NiCO32)H2池而不去除Co3O4时，电池的特性可能会下降。本公开通过经由S50恢复晶体结构并去除[0087]锂前体的添加量用于以锂损失的比率添加锂至活性材料层中使用的原料活性材点是462℃。减少的F含量的活性材料，当作为活性材料再利用时，可以提供优良的电阻特性和容量特[0102]根据本公开，在S40的洗涤步骤中去除LiF或金属氟化物。在S50的退火中去除[0103]根据本公开获得的可再利用的活性材料可以具有与新鲜活性材料相似的粒径分[0104]可再利用的活性材料可以被100％使用而不进行成分调整，或者可以与新鲜的活S30的热处理以及S40的洗涤和干燥而发生的变化；第二类是检测在具有Al表面涂覆的LCO活性材料中每个工艺的元素损失；并且第三类是验证根据本公开的方法在具有B-W表面涂F0.980.94ND0.960.95[0113](样品#2)在96.25wt％的样品#1之后，计量1.5wt％的炭黑作为导电材料、[0114]图4示出了本公开的实验例中与浸泡到碱性溶液中的工艺有关的一系列步骤。如[0116](样品#3)对样品#2的活性材料层进行与本公开的方法中的S30对应的热处理，以收集活性材料。在800℃下进行5小时热处理。元素分析结果显示Li/Co比例为0.96，Al为[0117](样品#4)对样品#3的活性材料进行与本公开的方法中的S40相应的洗涤和干燥。0.330.330.33[0122](样品#6)在96.25wt％的样品#5之后，计量1.5wt％的碳黑作为导电材料，[0123](样品#7)对样品#6的活性材料进行对应于本公开的方法中的S40的洗涤和干燥。[0126]实施例1：借助上文所述的本公开的活性材料再利用方法收集可再利用的活性材料的情况下，锂:其它金属的摩尔比是1:1，但由于测量摩尔比的ICP设备的平均误差是±[0132]比较例5：以与实施例1相同的方式执行活性材料再利用方法的S25、S30、S40和[0133]对在每个实施例和比较例中收集或制备的正极活性材料进行ICP分析，以分析残ND[0139]为了检测在本公开的S30和S40期间正极活性材料中的锂是否有任何变化，借助失而添加的锂前体的量是基于活性材料层中使用的原料活性材料(即新鲜活性材料)中锂将图8的(f)与图7的(a)相比较，可以看出实施例1的可再利用的活性材料显示出与新鲜活[0157]图9是实施例和比较例的活性材料的粒径分布图。粒径分布可以使用实验室中常[0158]图9的粒径分布图表结果与图7和图8的SEM结果一致。由于NCM基活性材料在电极[0159]通过对每个实施例和比较例中收集或制备的正极活性材料进行ICP分析，分析特NDNDND中的锂与其它金属的比率为1:1。因此，在以上实验中，比较例3中损失的锂的摩尔比为用制备的NCM基锂复合过渡金属氧化物正极活性材料制造的锂二次电池不具有电池性能方[0172]虽然本文已就有限的实施例和附图对本公开进行了描述