一种废锂电石墨负极循环利用方法与流程

本发明涉及锂电负极材料领域，特别一种低成本废锂电石墨负极循环利用方法。

背景技术：

1、随着新能源行业的发展，大量锂离子电池到了报废的时候，很多电动汽车报废下来的电池进入到回收工厂，然而为了方便拆解，没有将正负极材料分开处理，而是混合后形成黑粉。由于锂资源，镍资源，钴资源的特点，很多废电池回收企业只回收有价金属离子，把这些金属离子进行二次利用，剩下重量的40%是废石墨，然而由于金属离子提取或黑粉除杂不够彻底，使得这些废石墨无法再加以利用。只能堆积或低值化处理，导致了石墨资源的浪费。一方面，石墨负极成本逐年增高，另一方面二次石墨没有得到很好的利用。

2、人造石墨是锂电负极的主要原材料，采用石油焦，针状焦等原料，经过一系列的碳化，造粒，石墨化，包覆等加工，得到人造石墨负极材料，加工过程能耗高，污染重，成本高。因此提高废锂离子电池负极材料循环利用率，是石墨负极材料产能的有效补充。

3、锂离子电池负极材料在使用过程主体碳结构并没有发生破坏，只是石墨边缘处结构缺陷增加，掺入一些金属离子而已，因此完全可以通过湿法冶金，火法冶金过程实现废锂离子电池石墨负极的循环利用。研究表明利用简单酸洗和超高温热冲击实现废负极的循环再利用，然而随着电池正极材料和负极材料的多样化过程，简单酸洗工艺很难把多种金属离子洗涤至10ppm以下（尤其是铁钴镍金属离子）；超高温热冲击从产业化以及成本方面不可控，因此，需要从多角度出发，兼顾湿法提纯和高温提纯两个过程的优点，互相弥补缺点，开发废石墨负极的低成本循环利用技术。

4、随着新能源锂电的应用和寿命到期，大量锂离子电池退役浪潮来临。我国每年生产近20~40万吨废石墨负极，石墨负极材料的回收处理与资源循环利用问题亟待解决。负极石墨材料回收重新用于锂离子电池负极提供了石墨来源。大幅度降低人造石墨的新生产过程。因为目前的动力电池退役量不是非常的大，所以动力电池回收未形成规模效应，目前电池回收链条中，汽车生产企业、电池制造企业、回收企业、再生利用企业之间尚未建立有效的合作，实现大规模回收利用还面临很多的困难。由于目前没有相关的标准，因此尽管这些回收负极能够在某些方面到达锂电石墨负极的标准，也没有厂家愿意利用这些循环石墨负极生产电池，然而可以根据电池的不同应用场景，将这些循环石墨负极降级或转成中低端电池用户，这样能够实现循环石墨负极的高值化利用。

技术实现思路

1、本发明针对目前废锂电池负极循环利用的困境，提供一种废锂电石墨负极循环利用方法，它是一种低成本的废锂电石墨负极循环利用工艺。

2、本发明实现其技术目的技术方案是：一种废锂电石墨负极循环利用方法，该方法以废锂电黑粉为原料，粒度在15微米；包括以下步骤：

3、步骤1、酸洗提纯的步骤；该步骤中，利用王水脱除废锂电黑粉中金属离子，包括铁离子、钴离子以及镍离子；

4、步骤2、脱水改性的步骤；该步骤中，通过改性去除钙离子和镁离子；

5、步骤3、包覆处理的步骤；实现二次造粒和再包覆；

6、步骤4、高温炭化的步骤；该步骤中去除改性剂，升华去除金属离子。

7、进一步的，上述的废锂电石墨负极循环利用方法中：所述的步骤1中，使用的王水与废锂电黑粉的固液质量比1:1~1:20，酸洗时间2h-10h。

8、进一步的，上述的废锂电石墨负极循环利用方法中：所述的改性试剂包括nh4cl，nh4hco3或者(nh4)2co3中一种或两种混合，用量为废锂电黑粉重量的0.5~1%。

9、进一步的，上述的废锂电石墨负极循环利用方法中：包覆剂为焦油、沥青、葡萄糖、焦煤或者酚醛树脂，添加量为废锂电黑粉重量的8~12%。

10、进一步的，上述的废锂电石墨负极循环利用方法中：高温碳化温度，700~1400℃，高温碳化时间2h~8h。

11、进一步的，上述的废锂电石墨负极循环利用方法中：还包括进行物理分散步骤，除磁步骤。

12、本发明以废锂离子电池黑粉为原料，通过适当化学酸洗，提纯除杂，物理化学改性获得性能稳定的石墨负极材料，实现废锂电负极的循环利用与高值化利用，并且发明的过程绿色，步骤简单，成本低，用于规模化实现锂电石墨负极循环利用前景广阔。

13、以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

技术特征：

1.一种废锂电石墨负极循环利用方法，该方法以废锂电黑粉为原料，粒度在15微米；其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的废锂电石墨负极循环利用方法，其特征在于：所述的步骤1中，使用的王水与废锂电黑粉的固液质量比1:1~1:20，酸洗时间2h-10h。

3.根据权利要求1所述的废锂电石墨负极循环利用方法，其特征在于：所述的改性试剂包括nh4cl，nh4hco3或者(nh4)2co3中一种或两种混合，用量为废锂电黑粉重量的0.5~1%。

4.根据权利要求1所述的废锂电石墨负极循环利用方法，其特征在于：包覆剂为焦油、沥青、葡萄糖、焦煤或者酚醛树脂，添加量为废锂电黑粉重量的8~12%。

5.根据权利要求1所述的废锂电石墨负极循环利用方法，其特征在于：高温碳化温度，700~1400℃，高温碳化时间2h~8h。

6.根据权利要求1至5中任一所述的废锂电石墨负极循环利用方法，其特征在于：还包括进行物理分散步骤，除磁步骤。

技术总结
本发明提供一种废锂电石墨负极循环利用方法，该工艺方法以废锂离子电池黑粉为原料，通过适当化学酸洗，提纯除杂，物理化学改性获得性能稳定的石墨负极材料，实现废锂电负极的循环利用与高值化利用，并且废锂电石墨负极循环利用的过程绿色，步骤简单，成本低，用于规模化实现锂电石墨负极循环利用前景广阔。

技术研发人员：公旭中
受保护的技术使用者：深圳光风新能源科技创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14