一种通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法

1.本发明涉及一种通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，属于废旧锂离子电池回收技术领域。


背景技术：

2.随着锂离子电池市场不断扩大，废锂离子电池数量逐年递增，因此，回收利用锂离子电池中的有价元素不仅有利于环境保护，而且有助于缓解资源需求的压力。
3.在锂离子电池回收中，大多数策略集中于通过火法或湿法冶金回收有价值的金属。然而，由于前端工艺的成本和缺点，废旧锂离子电池阳极的废石墨常被用作燃料或炉渣，不仅对环境构成了巨大的威胁，同时也加剧了石墨资源的消耗。
4.目前，在锂离子电池中回收废旧石墨方面以及开展了诸多的研究。常用的铜箔与石墨的分离方法是机械粉碎后的湿法冶金处理，即用有机酸和无机酸溶解金属铜箔，不溶性废石墨随后通过浮选或煅烧分离。湿法冶金工艺对设备要求高，容易产生额外的废酸和废水，此外，也需要额外的除杂。例如通过溶剂浸泡，筛分以及最后的高温处理和超声清洗得到高纯石墨和高纯铜片。
5.现有技术中，废旧石墨的低附加值与复杂的回收工艺不匹配，存在能耗大、易产生额外的废水废酸等问题。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术废旧石墨的低附加值与复杂的回收工艺不匹配，存在能耗大、易产生额外的废水废酸等问题，提供一种通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，本发明不需要额外的试剂或产生额外的废酸废水，可实现锂离子电池阳极集流体中铜箔与石墨的快速分离回收。
7.一种通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，具体步骤如下：
8.(1)将废旧锂离子电池经放电后，拆解出阳极集流体；
9.(2)将阳极集流体置于微波炉内，在保护气氛中，经微波辐射处理得到固体和烟气；
10.(3)固体筛分得到铜箔与回收的石墨，烟气经氢氧化钠和活性炭吸附处理后排空；
11.所述步骤(1)阳极集流体的长度为0.1～20cm、宽度为0.1～20cm；
12.所述步骤(2)微波辐射的频率为2.45ghz或915mhz，微波辐射时间为1～3600s；
13.所述步骤(2)保护气氛为氮气或氩气；
14.所述步骤(3)的筛分可选旋风分离或振动筛分等其他分离手段。
15.本发明的有益效果是：
16.(1)本发明通过对废弃锂离子电池阳极依次进行拆分、微波辐射和筛分实现铜箔
与石墨的快速分离，微波剥离过程的周期短、能耗低、工序简单、不需要额外的试剂，也不产生额外的废酸废水；
17.(2)本发明方法对设备要求简单，易于实现连续化、规模化的作业方式。
附图说明
18.图1为实施例1回收石墨的xrd图；
19.图2为实施例1回收石墨的sem图(1000倍)；
20.图3为实施例1回收石墨的sem图(5000倍)。
具体实施方式
21.下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
22.实施例1：一种通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，具体步骤如下：
23.(1)将废旧锂离子电池经放电后，拆解出阳极集流体；其中阳极集流体的长度为5cm、宽度为4cm；
24.(2)将阳极集流体置于微波炉内，在保护气氛(氮气)中，经微波辐射处理得到固体和烟气；其中微波功率为800w，微波辐射的频率为2.45ghz，微波辐射时间为15s；
25.(3)固体经振动筛分得到铜箔与回收石墨，烟气经氢氧化钠和活性炭吸附处理后排空；
26.本实施例回收石墨的xrd图见图1，回收石墨的sem图见图2和3，从xrd(图1)可知，回收的石墨的结晶性好，没有其他明显的杂质峰，表明回收的石墨纯度较高。回收石墨的sem(图2和3)表明微波辐射后，表面的粘结剂挥发，石墨恢复了其轴状、层状结构。
27.实施例2：一种通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，具体步骤如下：
28.(1)将废旧锂离子电池经放电后，拆解出阳极集流体；其中阳极集流体的长度为1cm、宽度为1cm；
29.(2)将阳极集流体置于微波炉内，在保护气氛(氩气)中，经微波辐射处理得到固体和烟气；其中微波功率为500w，微波辐射的频率为915mhz，微波辐射时间为30s；
30.(3)固体经旋风分离得到铜箔与回收石墨，烟气经氢氧化钠和活性炭吸附处理后排空；
31.本实施例回收石墨的结晶性好，无明显的粘结现象。
32.实施例3：一种通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，具体步骤如下：
33.(1)将废旧锂离子电池经放电后，拆解出阳极集流体；其中阳极集流体的长度为5cm、宽度为2cm；
34.(2)将阳极集流体置于微波炉内，在保护气氛(氩气)中，经微波辐射处理得到固体和烟气；其中微波功率为1000w，微波辐射的频率为2.45ghz，微波辐射时间为10s；
35.(3)固体经振动筛分得到铜箔与回收石墨，烟气经氢氧化钠和活性炭吸附处理后
排空；
36.本实施例回收石墨回收石墨的结晶性好，无明显的粘结现象。
37.以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。


技术特征：
1.一种通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将废旧锂离子电池经放电后，拆解出阳极集流体；(2)将阳极集流体置于微波炉内，在保护气氛中，经微波辐射处理得到固体和烟气；(3)固体筛分得到铜箔和回收的石墨，产生的烟气经氢氧化钠和活性炭吸附处理后排空。2.根据权利要求1所述通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，其特征在于：步骤(1)阳极集流体的长度为0.1～20cm、宽度为0.1～20cm。3.根据权利要求1所述通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，其特征在于：步骤(2)微波辐射的频率为2.45ghz或915mhz，微波辐射时间为1～3600s。4.根据权利要求1所述通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，其特征在于：步骤(2)保护气氛为氮气或氩气。

技术总结
本发明涉及一种通过微波辐射回收废旧锂离子电池阳极中石墨与铜箔的方法，属于废旧锂离子电池回收技术领域。本发明将废旧锂离子电池经放电后，拆解出阳极集流体；将阳极集流体置于微波炉内，在保护气氛中，经微波辐射处理得到固体和烟气；固体筛分得到铜箔与回收的石墨，产生的烟气经氢氧化钠和活性炭吸附处理后排空。本发明方法工艺简单、清洁环保，成本低廉，不需要额外的试剂或产生额外的废酸废水，实现了锂离子电池阳极集流体中铜箔与石墨的快速分离回收，具有显著的工业化潜力。具有显著的工业化潜力。


技术研发人员：刘秉国 宇文超 鲍瑞 张利波 郭胜惠
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2021.06.23
技术公布日：2021/9/17