(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 202111618965.3 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 材料科学姑苏实验室 地址 215125 江苏省苏州市工业园区若水 路388号 申请人 苏州博萃循环科技有限公司 (72)发明人 常娜娜　林晓　刘刚锋　李敏　 (74)专利代理 机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 刘二艳 (51)Int.Cl. C01G 53/00(2006.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种杂质离子掺杂再生的三元正极材料及 其制备方法和应用 (57)摘要 本发明提供了一种杂质离子掺杂再生的三 元正极材料及其制备方法和应用， 所述制备方法 包括： (1)将废旧三元正极材料进行酸浸和分离， 得到一次滤液， 一次滤液中包括活性金属离子和 杂质离子， 杂质离子包括铝、 铜、 铁、 钙、 镁、 锌、 钠、 钾或氟中的任意一种或者至少两种的组合； (2)将一次滤液进行除杂和固液分离， 得到二次 滤液； (3)将二次滤液进行元素复配、 喷雾热解， 得到三元氧化物前驱体， 将三元氧化物前驱体烧 结， 得到杂质离子掺杂再生的三元正极材料。 本 发明将废旧三元正极材料进行酸浸、 喷雾热解和 烧结， 制备得到杂质离子掺杂再生的三元正极材 料， 其具有较高的放电容量、 较好的库伦效率、 较 长的循环寿 命和良好的循环稳定性。 权利要求书2页 说明书11页 附图1页 CN 114314691 A 2022.04.12 CN 114314691 A 1.一种杂质离子掺杂再生的三元正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述制备方法包 括： (1)将废旧三元正极材料进行酸浸和分离， 得到一次滤液， 所述一次滤液中包括活性金 属离子和杂质离子， 所述杂质离子包括铝、 铜、 铁、 钙、 镁、 锌、 钠、 钾或氟中的任意一种或者 至少两种的组合； (2)将步骤(1)所述 一次滤液进行除杂和固液分离， 得到二次滤 液； (3)将步骤(2)所述二次滤液进行元素复配， 然后进行喷雾热解， 得到三元氧化物前驱 体， 将所述 三元氧化物前驱体烧结， 得到所述杂质离 子掺杂再生的三元正极材 料。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述废旧三元正极材料包括镍钴锰酸 锂； 优选地， 所述废旧三元正极材 料中还包括钴酸锂和/或锰酸锂； 优选地， 所述活性金属离 子包括锂、 镍和钴， 所述活性金属离 子还包括锰和/或铝； 优选地， 以所述废旧三元正极材料的质量为100wt％计， 所述杂质离子的含量为0.02～ 10wt％。 3.根据权利要求1或2所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述酸浸的溶液为酸和还 原剂的混合溶 液； 优选地， 所述酸包括盐酸、 硝酸、 醋酸、 草酸、 柠檬酸或苹果酸中的任意一种或至少两种 的组合， 优选为柠檬酸和/或盐酸； 优选地， 所述 酸浸的溶 液中， 酸的浓度为0.5～5mo l/L， 优选为2 ～3mol/L； 优选地， 所述还原剂包括双氧 水； 优选地， 以所述酸浸的溶液的质量为100wt％计， 所述还原剂中的有效成分的含量为5 ～20wt％； 优选地， 步骤(1)所述 酸浸得到的浆液的固液比为10 0～500g/L， 优选为25 0～300g/L； 优选地， 步骤(1)所述 酸浸的时间为1～5 h， 优选为2 ～3h； 优选地， 步骤(1)所述 酸浸的温度为3 0～90℃， 优选为6 0～70℃。 4.根据权利 要求1‑3任一项所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(2)所述除杂 包括： 将步 骤(1)所述 一次滤液调节pH为 4～12， 优选为6～10； 优选地， 所述调节pH的方式为加入pH缓冲剂； 优选地， 所述pH缓冲剂包括氨水； 优选地， 步骤(2)所述二次滤液中， 以所述二次滤液中溶质的质量为100 ％计， 杂质离子 的总含量 为0.01～5wt％， 进一 步优选为0.01～ 2wt％。 5.根据权利 要求1‑4任一项所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(3)所述元素复配包括： 将所述二次滤液和金属盐混合， 得到混合料 液； 优选地， 所述金属盐包括锂盐、 镍盐、 钴盐或锰盐中的任意 一种或至少两种的组合； 优选地， 所述混合料液中锂离子的物质的量与镍离子、 钴离子和锰离子的总物质的量 的比值Li:(Ni+Co+Mn)为(1～1.1):1； 优选地， 所述锂盐包括氢氧化锂、 碳酸锂、 草酸锂或醋酸锂中的任意一种或至少两种的 组合， 优选为 碳酸锂； 优选地， 所述镍盐包括氯化镍、 硝酸镍或醋酸镍中的任意一种或至少两种的组合， 优选权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114314691 A 2为氯化镍； 优选地， 所述钴盐包括氯化钴、 硝酸钴或醋酸钴中的任意一种或至少两种的组合， 优选 为氯化钴； 优选地， 所述锰盐包括氯化锰、 硝酸锰或醋酸锰中的任意一种或至少两种的组合， 优选 为氯化锰。 6.根据权利 要求1‑5任一项所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(3)所述元素复配后、 所 述喷雾热解前， 还将元 素复配后的二次滤 液与碳源和分散剂混合； 优选地， 所述 碳源包括葡萄糖和/或蔗糖， 优选为葡萄糖； 优选地， 以复配后的二次滤液中溶质的质量为100wt％计， 所述碳源 的质量分数为1～ 10wt％， 优选为5～8wt％； 优选地， 所述分散剂包括聚乙二醇、 聚乙烯醇、 聚丙烯酰胺或十六烷基三甲基溴化铵中 的任意一种或至少两种的组合， 优选为聚乙二醇； 优选地， 以复配后的二次滤液中溶质的质量为100wt％计， 所述分散剂的质量分数为 0.1～5wt％， 优选为1～ 2wt％。 7.根据权利要求1 ‑6任一项所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(3)所述喷雾热解的温 度为300～800℃， 优选为 400～500℃； 优选地， 步骤(3)所述喷雾热解的时间为1～10s， 优选为2 ～5s； 优选地， 步骤(3)所述烧结的温度为6 00～900℃， 优选为75 0～800℃； 优选地， 步骤(3)所述烧结的时间为5～15 h， 优选为8～10 h； 优选地， 步骤(3)所述烧结的保护气体为氮气、 氩气或氦气中的任意一种或至少两种的 组合， 优选为氮气。 8.一种杂质离子掺杂再生的三元正极材料， 其特征在于， 所述杂质离子掺杂再生的三 元正极材 料采用如权利要求1 ‑7任一项所述的制备 方法制备 得到。 9.根据权利要求8所述的杂质离子掺杂再生的三元正极材料， 其特征在于， 所述杂质离 子掺杂再生的三元正极材料的化学式为LiaNixCoyM1‑x‑yNbO2， 其中， 1≤a≤1.2， 0<x<1， 0<y< 1， 0<x+y<1， 0.001≤b≤0.1， M包 括Mn和/或Al， N包 括Al、 Cu、 Fe、 Ca、 Mg、 Z n、 Na、 K或F中的任 意 一种或至少两种的组合； 优选地， 0.6 ≤x<1。 10.一种锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池的正极中包括根据权利要求8 或9所 述的杂质离 子掺杂再生的三元正极材 料。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114314691 A 3