单晶阴极材料的简易蚀刻

技术特征：
1.一种用于蚀刻二次电池用充电材料的方法，该方法包括：接收包括多晶颗粒的充电材料量，这些多晶颗粒由晶界限定；将酸溶液添加到该充电材料量中，该酸溶液具有基于该酸溶液中酸的类型的预定比率；以及将该充电材料量与该酸溶液一起搅拌，以蚀刻在加热后残留的晶界，从而形成由去除蚀刻的晶界而产生的单晶。2.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括，在将该酸溶液添加到该充电材料量中之前，加热该充电材料量以增强这些晶界的至少一部分。3.如权利要求2所述的方法，其中，加热该充电材料量通过生长这些多晶颗粒的晶界而熔合这些多晶颗粒。4.如权利要求2所述的方法，该方法进一步包括，与氢氧化锂或碳酸锂中的至少一种一起烧结以将锂含量恢复到约1.0的摩尔比。5.如权利要求2所述的方法，该方法进一步包括：确定在加热期间损失的锂的量；添加另外的锂化合物以考虑该损失的锂，使锂与该充电材料的摩尔比为1.0；以及与这些添加的锂化合物一起在约870℃-910℃下烧结。6.如权利要求1所述的方法，其中，该充电材料量的多晶颗粒由晶界处结合的微细颗粒限定，这些单晶颗粒通过蚀刻去除在这些晶界处的材料而形成。7.如权利要求1所述的方法，其中，将该充电材料量与该酸溶液一起搅拌进一步包括在该蚀刻步骤期间加热至100℃。8.如权利要求1所述的方法，其中，加热该充电材料量导致部分地熔合所限定的晶界，以经受该酸溶液的随后蚀刻。9.如权利要求2所述的方法，其中，搅拌进一步包括将该充电材料量与该酸溶液一起搅拌，以蚀刻由于加热而保持未熔合的晶界，以分离在这些晶界处的多晶颗粒从而形成单晶颗粒。10.如权利要求1所述的方法，其中，该充电材料量是来自废电池的再循环流的多晶镍锰钴(nmc)。11.如权利要求1所述的方法，其中，该充电材料量是来自精炼的原始来源的多晶镍锰钴(nmc)。12.如权利要求3所述的方法，其中，在基于这些充电材料中不同充电材料化合物的组成比的温度下进行该加热。13.如权利要求12所述的方法，其中，该加热进一步包括：基于该组成比，确定用于形成该充电材料量的多晶形式的温度；以及在高于该确定温度的温度下加热，以形成该充电材料量的单晶形式。14.如权利要求13所述的方法，其中，该温度升高是在高于多晶形成温度50℃-60℃的范围内。15.如权利要求13所述的方法，其中，该加热包括加热至约870℃-910℃以形成响应于随后蚀刻而具有增强晶界的多晶充电材料。16.如权利要求2所述的方法，其中，该加热使得晶界增强以形成界限更分明的晶界或
晶界合并以熔合晶界。17.如权利要求6所述的方法，其中，该酸溶液至少部分地溶解在这些晶界处的材料，以形成由蚀刻的晶界产生的初级颗粒。18.如权利要求1所述的方法，其中，该酸溶液是稀无机酸溶液。19.如权利要求1所述的方法，其中，该酸溶液包括选自由以下项组成的组的酸的稀溶液：盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、硼酸、氢氟酸、氢溴酸、高氯酸和氢碘酸。20.如权利要求1所述的方法，其中，该酸溶液是具有在0.01-0.10g/ml之间的范围的盐酸。21.如权利要求1所述的方法，其中，该酸溶液是具有在0.01-0.10g/ml之间的范围的硫酸。22.如权利要求1所述的方法，其中，该酸溶液是具有在0.05-0.15g/ml之间的范围的磷酸。23.如权利要求1所述的方法，其中，该酸溶液是具有在0.03-0.13g/ml之间的范围的硝酸。24.一种用于由从二次电池的废物流接收的耗尽的多晶nmc充电材料产生单晶nmc(镍、锰、钴)充电材料的方法，该方法包括：接收由这些耗尽的多晶nmc充电材料的耗尽流产生的废料，这些多晶nmc充电材料通过与碳酸锂或氢氧化锂中的至少一种一起烧结而形成；在700℃-950℃之间加热来自该再循环流的废料以生长晶界；在稀硫酸中简易蚀刻该废料以产生蚀刻的nmc充电材料；洗涤并干燥这些蚀刻的nmc充电材料；基于从该废物流收集的多晶nmc充电材料的摩尔比，将另外的碳酸锂添加到这些蚀刻的nmc充电材料中；以及将这些蚀刻的nmc充电材料与所添加的碳酸锂一起烧结，以产生基于该摩尔比的单晶nmc充电材料。

技术总结
二次电池用充电材料的再循环和合成产生用于生产具有更长充电循环寿命的电池的单晶充电材料。充电材料颗粒经历加热以熔合或增强多晶颗粒之间的晶界。所得的界限更分明的晶界容易被相对弱的无机酸溶液蚀刻。该酸溶液去除晶界处的材料，以沿着晶界将次级颗粒分离成初级颗粒。将所得单晶(single crystal)(单晶(monocrystalline))充电材料颗粒洗涤并过滤，并且典型地再烧结以考虑任何所需的锂(碳酸锂)，并且产生具有更大表面积、更高锂扩散率和更低阳离子有序性的充电材料。更低阳离子有序性的充电材料。更低阳离子有序性的充电材料。


技术研发人员：王艳 马晓图 埃里克
受保护的技术使用者：伍斯特理工学院
技术研发日：2021.05.26
技术公布日：2023/2/24