CN106450553B - 一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺 - Google Patents

一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN106450553B
CN106450553B CN201610975705.4A CN201610975705A CN106450553B CN 106450553 B CN106450553 B CN 106450553B CN 201610975705 A CN201610975705 A CN 201610975705A CN 106450553 B CN106450553 B CN 106450553B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ternary material
powder
fine powder
ion battery
lithium ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610975705.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106450553A (zh
Inventor
邹安华
余强
李富应
王新鹏
肖冠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Steel Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Guangzhou Steel Amperex Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Steel Amperex Technology Ltd filed Critical Guangzhou Steel Amperex Technology Ltd
Priority to CN201610975705.4A priority Critical patent/CN106450553B/zh
Publication of CN106450553A publication Critical patent/CN106450553A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106450553B publication Critical patent/CN106450553B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺。其包括以下步骤：1）把锂离子电池三元材料生产细粉、助熔剂和溶剂混合成浆料；2）把浆料经喷雾干燥后，制得粉体；3）把粉体烧结后得到三元材料。本发明工艺简单，对设备要求低，生产效率高，可以直接规模化生产；可以明显提高材料的压实密度，降低材料的pH，改善材料的加工性能；可以降低材料与电解液的副反应，改善材料的循环性能和高温性能；可以降低企业的制造成本，并避免了环境污染。

Description

一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺。
背景技术
三元材料是近几年新兴起的锂电池正极材料，此类材料综合了镍、钴、锰三种元素的特点，具有稳定的电化学性能，高能量密度、高的放电倍率、热稳定性好、安全性好、价格低廉，市场占有率高，未来很有可能在动力市场占据主要地位。然而由于其自身生产工艺的特性，在生产过程中不可避免的产生细粉，而细粉严重影响材料的电性能和加工性能，企业为了保证产品具有良好的性能，一般做法是将细粉分离出去，然后将细粉作为废料处理，增加了企业的制造成本，造成了一定的环境污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺，使一次颗粒再次长大，改善其电性能和加工性能，将细粉回收利用，降低企业制造成本，避免环境污染。
本发明的技术方案如下：
一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺，包括以下步骤：
1）把锂离子电池三元材料生产细粉、助熔剂和溶剂混合成浆料；
2）把浆料经喷雾干燥后，制得粉体；
3）把粉体烧结后得到三元材料。
所述的锂离子电池三元材料生产细粉其组成为LiNixCoyMnzO2，其中0<x<1，0<y<1，0<z<1，且x+y+z=1。
步骤1）中，所述的三元材料生产细粉粒径为400~600nm。
步骤1）中，所述的助熔剂为锂化合物、硼化合物、硅化合物中的至少一种。
步骤1）中，所述的溶剂为极性溶剂。
步骤1）中，助熔剂与三元材料生产细粉的质量比为（0.5~5）：100。
步骤1）中，溶剂与三元材料生产细粉的质量比为1：（1~4）。
步骤3）中，所述的烧结气氛为氧气；氧气气氛其浓度为30~90%。
步骤3）中，所述的烧结温度为900~1000℃，烧结时间为4~16h。
步骤3）中，所述的三元材料粒径为2~5µm。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明方法工艺简单，对设备要求低，生产效率高，可以直接规模化生产；（2）可以明显提高材料的压实密度，降低材料的pH，改善材料的加工性能；（3）可以降低材料与电解液的副反应，改善材料的循环性能和高温性能；（4）可以降低企业的制造成本，并避免了环境污染。
附图说明
图1是实施例1生产细粉的扫描电镜图；
图2是实施例1生产细粉回收处理后的扫描电镜图；
图3是实施例1生产细粉制成电池的常温1C循环图；
图4是实施例1生产细粉回收处理后制成电池的常温1C循环图。
具体实施方式
一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺，包括以下步骤：
1）把锂离子电池三元材料生产细粉、助熔剂和溶剂混合成浆料；
2）把浆料经喷雾干燥后，制得粉体；
3）把粉体烧结后得到三元材料。
优选的，所述的锂离子电池三元材料生产细粉其组成为LiNixCoyMnzO2，其中0<x<1，0<y<1，0<z<1，且x+y+z=1；进一步优选的，所述的锂离子电池三元材料生产细粉其组成为LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNi0.4Co0.3Mn0.3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1中的至少一种；再进一步优选的，所述的锂离子电池三元材料生产细粉其组成为LiNi0.5Co0.2Mn0.3。
优选的，步骤1）中，所述的三元材料生产细粉粒径为400~600nm；进一步优选的，步骤1）中，所述的三元材料生产细粉粒径为450~550nm。
优选的，步骤1）中，所述的助熔剂为锂化合物、硼化合物、硅化合物中的至少一种；进一步优选的，步骤1）中，所述的助熔剂为氟化锂、氯化锂、氧化锂、碳酸锂、磷酸锂、氢氧化锂、三氧化二硼、硼酸、硼砂、二氧化硅、硅酸中的至少一种；再进一步优选的，步骤1）中，所述的助熔剂为氟化锂、碳酸锂、氢氧化锂、三氧化二硼中的至少一种。
优选的，步骤1）中，所述的溶剂为极性溶剂；进一步优选的，步骤1）中，所述的溶剂为水、醇、酮中的至少一种；再进一步优选的，步骤1）中，所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、氮甲基吡啶烷酮中的至少一种；再进一步优选的，步骤1）中，所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、氮甲基吡啶烷酮中的至少一种；再进一步优选的，步骤1）中，所述的溶剂为甲醇、乙醇、氮甲基吡啶烷酮中的至少一种。
优选的，步骤1）中，助熔剂与三元材料生产细粉的质量比为（0.5~5）：100；进一步优选的，步骤1）中，助熔剂与三元材料生产细粉的质量比为（1~4）：100。
优选的，步骤1）中，溶剂与三元材料生产细粉的质量比为1：（1~4）；进一步优选的，步骤1）中，溶剂与三元材料生产细粉的质量比为1：（2~3）。
优选的，步骤1）中，所述的混合机转速为800~1200rp，混合时间为10~50min；进一步优选的，步骤1）中，所述的混合机转速为800~1200rpm，混合时间为20~40min。
优选的，步骤3）中，所述的烧结气氛为氧气；氧气气氛其浓度为30~90%。
优选的，步骤3）中，所述的烧结温度为900~1000℃，烧结时间为4~16h；进一步优选的，步骤3）中，所述的烧结温度为900~1000℃，烧结时间为8~12h；再进一步优选的，步骤3）中，所述的烧结温度为920~980℃，烧结时间为8~12h。
优选的，步骤3）中，所述的三元材料粒径为2~5µm；进一步优选的，步骤3）中，所述的三元材料粒径为2.5~3.5µm。
优选的，步骤3）中，所述的三元材料为球型或类球型。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例1
（1）称取三元材料（LiNi0.5Co0.2Mn0.3）生产细粉1000g，氢氧化锂10g，氟化锂5g，无水乙醇500g，同时加入高速混合机中，在转速1000rpm下混合30min，得到混合均匀的浆料；
（2）将转速调整到300rpm，保证浆料均匀，通过计量泵把浆料泵入喷雾干燥机中进行干燥，得到混合均匀的粉体；
（3）取上述（2）中得到的粉体500g，置于通有50%氧气浓度，通气速率1L/min的气氛炉中，在950℃烧结10h，升降温速率控制在2℃/min，得到一次颗粒为3um左右的三元材料。
本实施例中生产细粉的形貌如附图1所示，回收处理后的三元材料细粉形貌附图2所示。由两图对比可见，生产细粉在回收处理前的一次颗粒在500nm左右，回收处理后的一次颗粒在3um左右，一次颗粒明显变大。回收处理后得到的三元材料颗粒呈类球型。
以三元材料生产细粉为正极，以锂片为负极，制成2032扣式电池，在0.2C、1C倍率下，4.3—3.0V电压区间下进行测试，0.2C首次放电克容量171.1mAh/g，1C倍率下放电克容量162.0mAh/g，1C循环100次容量保持率89.6%，电池常温1C循环图如附图3所示。
以生产细粉回收利用后的三元材料为正极，以锂片为负极，制成2032扣式电池，在0.2C、1C倍率下，4.3—3.0V电压区间下进行测试，0.2C首次放电克容量171.53mAh/g，1C倍率下放电克容量161.5mAh/g，1C循环100次容量保持率98.8%，电池常温1C循环图如附图4所示。可见，把三元材料生产细粉经回收处理后，电池的循环性能明显变好。
实施例2
（1）称取三元材料（LiNi0.5Co0.2Mn0.3）生产细粉1000g，碳酸锂10g，三氧化二硼5g，无水乙醇400g，氮甲基吡啶烷酮100g，同时加入高速混合机中，在转速1000rpm下混合30min，得到混合均匀的浆料；
（2）将转速调整到300rpm，保证浆料均匀，通过计量泵把浆料泵入喷雾干燥机中进行干燥，得到混合均匀的粉体；
（3）取上述（2）中得到的粉体500g，置于通有90%氧气浓度，通气速率1L/min的气氛炉中，在940℃烧结10h，升降温速率控制在2℃/min，得到一次颗粒为3um左右的三元材料。
实施例3
（1）称取三元材料（LiNi0.5Co0.2Mn0.3）生产细粉1000g，碳酸锂15g，氟化锂25g，甲醇400g，同时加入高速混合机中，在转速1200rpm下混合20min，得到混合均匀的浆料；
（2）将转速调整到300rpm，保证浆料均匀，通过计量泵把浆料泵入喷雾干燥机中进行干燥，得到混合均匀的粉体；
（3）取上述（2）中得到的粉体500g，置于通有70%氧气浓度，通气速率1L/min的气氛炉中，在980℃烧结8h，升降温速率控制在2℃/min，得到一次颗粒为3um左右的三元材料。
实施例4
（1）称取三元材料（LiNi0.5Co0.2Mn0.3）生产细粉1000g，氢氧化锂5g，三氧化二硼5g，甲醇300g，氮甲基吡啶烷酮50g，同时加入高速混合机中，在转速800rpm下混合40min，得到混合均匀的浆料；
（2）将转速调整到300rpm，保证浆料均匀，通过计量泵把浆料泵入喷雾干燥机中进行干燥，得到混合均匀的粉体；
（3）取上述（2）中得到的粉体500g，置于通有30%氧气浓度，通气速率1L/min的气氛炉中，在920℃烧结12h，升降温速率控制在2℃/min，得到一次颗粒为3um左右的三元材料。

Claims (1)

1.一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)把锂离子电池三元材料生产细粉、助熔剂和溶剂混合成浆料；
2)把浆料经喷雾干燥后，制得粉体；
3)把粉体烧结后得到三元材料；
所述的锂离子电池三元材料生产细粉其组成为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；
步骤1)中，所述的三元材料生产细粉粒径为450～550nm；
步骤1)中，所述的助熔剂为氟化锂、碳酸锂、氢氧化锂、三氧化二硼中的至少一种；
步骤1)中，所述的溶剂为甲醇、乙醇、氮甲基吡啶烷酮中的至少一种；
步骤1)中，助熔剂与三元材料生产细粉的质量比为(1～4)：100；
步骤1)中，溶剂与三元材料生产细粉的质量比为1：(2～3)；
步骤3)中，所述的烧结气氛为氧气；氧气气氛其浓度为30～90％；
步骤3)中，所述的烧结温度为920～980℃，烧结时间为8～12h；
步骤3)中，所述的三元材料粒径为2.5～3.5μm。
CN201610975705.4A 2016-11-07 2016-11-07 一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺 Active CN106450553B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610975705.4A CN106450553B (zh) 2016-11-07 2016-11-07 一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610975705.4A CN106450553B (zh) 2016-11-07 2016-11-07 一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106450553A CN106450553A (zh) 2017-02-22
CN106450553B true CN106450553B (zh) 2019-02-19

Family

ID=58180192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610975705.4A Active CN106450553B (zh) 2016-11-07 2016-11-07 一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106450553B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109494364A (zh) * 2018-11-09 2019-03-19 浙江德升新能源科技有限公司 一种球形镍钴锰三元材料的制备方法
CN110137488B (zh) * 2019-05-28 2021-07-02 郑州中科新兴产业技术研究院 一种锂二次电池用高镍正极材料及其制备方法
CN111943283A (zh) * 2020-08-13 2020-11-17 松山湖材料实验室 一种正极活性材料及其制备方法、二次电池正极、锂电池
CN114988488A (zh) * 2022-06-24 2022-09-02 合肥融捷能源材料有限公司 钴酸锂细粉在制备钴酸锂正极材料中的应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101369651A (zh) * 2008-09-27 2009-02-18 浙江华友钴业股份有限公司 一种制备锂离子电池正极三元系材料LiCoxNiyMn2O2的新方法
CN102751549A (zh) * 2012-07-04 2012-10-24 中国科学院过程工程研究所 一种废旧锂离子电池正极材料全组分资源化回收方法
CN105990617A (zh) * 2015-02-28 2016-10-05 微宏动力***（湖州）有限公司 一种废旧锂离子电池电极材料回收再生的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101369651A (zh) * 2008-09-27 2009-02-18 浙江华友钴业股份有限公司 一种制备锂离子电池正极三元系材料LiCoxNiyMn2O2的新方法
CN102751549A (zh) * 2012-07-04 2012-10-24 中国科学院过程工程研究所 一种废旧锂离子电池正极材料全组分资源化回收方法
CN105990617A (zh) * 2015-02-28 2016-10-05 微宏动力***（湖州）有限公司 一种废旧锂离子电池电极材料回收再生的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106450553A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104466135B (zh) 一种导电聚合物包覆镍钴锰酸锂正极材料的方法
CN102790217B (zh) 碳包覆四氧化三铁锂离子电池负极材料及其制备方法
CN102376947B (zh) 一种氧化铝包覆纳米钛酸锂复合材料的制备方法
CN106450553B (zh) 一种锂离子电池三元材料生产细粉回收再利用的生产工艺
CN109830651A (zh) 一种双层包覆改性的三元正极高镍材料及其制备方法
CN104882589A (zh) 碳包覆三元正极材料及其制备方法、锂离子电池
CN108899502A (zh) 一种高容量镍钴锰酸锂基复合正极材料及其制备方法
CN106848399B (zh) 一种适用于硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液
CN104409733B (zh) 一种氮掺杂多孔碳/硫复合正极材料及其制备方法与应用
CN108807886A (zh) 双层包覆锂离子电池正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2及其制备方法
CN105514370B (zh) 一种高镍三元材料原位包覆方法
CN109686932A (zh) 一种通过多元包覆改性高镍三元正极材料的制备方法
CN114784236B (zh) 一种包覆型Al、F共掺杂单晶锰酸锂正极材料及其制备方法和应用
CN104953096B (zh) 一种表面改性的高电压钴酸锂正极材料及其制备方法
CN104466155B (zh) 一种高库伦效率锂离子电池负极材料菊花形状纳米二氧化钛的制备方法
CN106410153A (zh) 一种氮化钛包覆钛酸镍复合材料及其制备方法和应用
CN104134782A (zh) 一种纳米化磷酸铁锂锂离子电池正极材料及其制备方法
CN103746109B (zh) 一种液相法包覆锂离子电池正极材料锰酸锂的方法
CN109449429A (zh) 一种磷酸铁锂/碳化硅复合型材料及其制备方法
CN105406038A (zh) 一种溶胶凝胶法合成高容量高循环纳米级磷酸铁锰锂材料
CN113991112A (zh) 一种掺杂纳米二氧化钛磷酸铁锂正极材料的制备方法
KR20230051657A (ko) 고효율 리튬인산철 양극 소재의 조제 방법
CN109659547B (zh) 一种用于锂电池的二元固溶体硼酸盐正极材料及制备方法
CN107069088A (zh) 一种线性硅氧烷添加剂及其用于锂离子电池高温电解液
CN105098155A (zh) 一种二氧化硅包覆的氟化磷酸钴锂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant