一种废旧锂电池中回收石墨的方法与流程

本发明属于资源回收，涉及一种废旧锂电池中回收石墨的方法。

背景技术：

1、近年来，用于电动汽车、储能器件和移动电子设备的锂离子电池呈逐年增长趋势。然而这些大量投入市场的锂离子电池在经历3-5年的使用后不可避免的要面临性能下降、电池寿命终止后的处理问题。报废的锂离子电池中含有大量镍、钴、锰、铝、铜等紧缺金属，这些金属还具有累积效应，通过食物链富集在人体内，危害极大。此外，报废的锂离子电池还含有电解液等有害物质。因此，回收锂离子电池可以解决环境污染和资源浪费的问题。

2、目前，针对锂离子电池主要大量集中在对其中经济价值较高的金属的回收，尤其集中在对于镍和钴的回收早已实现产业化，但是剩余以石墨为主的负极渣料由于目前技术的不成熟，许多厂家采取焚烧等处理方式。此外，在电池生产过程中的石墨负极边角料也大多报废处理。这不仅造成资源的极大浪费，更会造成对环境的巨大污染。如果将其中的石墨进行回收利用，可以极大降低成本。因此，回收报废锂离子电池中的石墨具有较好的前景和经济效益。

3、cn113735109a公开了一种从锂离子电池中回收石墨的方法及其应用，所述回收方法首先将锂离子电池中的负极片粉碎；随后将粉碎后的负极片煅烧，以去除负极片上的粘结剂和导电剂，得到粉料a；然后依次对粉料a进行风选和碱浸处理，以去除金属杂质；最后，过滤并干燥粉料，得到高纯度石墨。

4、cn109742475a公开了一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法，其首先将废旧锂离子电池负极片使用刮刀从铜箔上分离，然后采用乙醇、丙酮、碳酸二甲酯或水作为清洗剂得到的负极粉进行清洗，然后将石墨粉进行烘干、高温煅烧等过程进行除杂，然后将回收得到的石墨作为负极材料应用于钠离子或钾离子电池中，获得了较好的电化学性能。

5、现有锂离子电池回收石墨的方法中，手工处理石墨的回收率不高，且使用有机溶剂的成本较高，对人体有害，限制了其在实际中的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种废旧锂电池中回收石墨的方法，本发明所述方法通过简单的操作即可在避免有机溶液使用的情况下实现了石墨的高效回收再利用。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种废旧锂电池中回收石墨的方法，所述方法包括以下步骤：

4、(1)对废旧锂电池放电后，得到负极片，对所述负极片进行高温加热处理同时进行紫外老化处理；

5、(2)对步骤(1)紫外老化处理后的负极片进行振动处理，得到铜箔和石墨材料；

6、(3)对步骤(2)得到的石墨材料进行洗涤处理，得到纯净石墨。

7、本发明所述方法分离获得石墨的过程不需破碎集流体，不需引入其他固态物质，得到的石墨纯度高；整个回收过程，所使用的溶剂无毒无害、环保。

8、优选地，步骤(1)所述放电的电压为1.5～2v，例如：1.5v、1.6v、1.7v、1.8v、1.9v或2v等。

9、优选地，步骤(1)所述高温加热处理的温度为90～150℃，例如：90℃、100℃、110℃、120℃或150℃等。

10、优选地，所述高温加热处理的时间为6～24h，例如：6h、12h、16h、18h或24h等。

11、优选地，步骤(1)所述紫外老化处理的紫外线强度为0.8～1.8w/m2，例如：0.8w/m2、1w/m2、1.2w/m2、1.5w/m2或1.8w/m2等。

12、优选地，所述紫外老化处理的时间为6～24h，例如：6h、12h、16h、18h或24h等。

13、优选地，步骤(2)所述振动处理包括将负极片置于高频振动的筛网上，低温下进行振动。

14、优选地，所述高频振动为500～1000rpm，例如：500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm或1000rpm等。

15、优选地，所述高频振动的振幅为0.01～0.5m，例如：0.01m、0.05m、0.1m、0.3m或0.5m等。

16、优选地，所述筛网的目数为2～200目，例如：2目、10目、50目、100目或200目等。

17、优选地，所述低温的温度为-10～-50℃，例如：-10℃、-20℃、-30℃、-40℃或-50℃等。

18、优选地，所述振动的时间>1h。

19、优选地，步骤(3)所述洗涤处理包括一步洗涤处理和二步洗涤处理。

20、优选地，所述一步洗涤处理的洗涤剂包括添加剂溶液。

21、优选地，所述添加剂溶液包括乙醇水溶液、nmp水溶液、丙醇水溶液或醋酸水溶液中的任意一种或至少两种的组合。

22、优选地，所述二步洗涤处理的洗涤剂包括清水。

23、优选地，步骤(3)所述洗涤处理后进行烘干处理。

24、优选地，所述烘干处理的温度为100～300℃，例如：100℃、150℃、200℃、250℃或300℃等。

25、优选地，所述烘干处理的时间为1～10h，例如：1h、2h、5h、8h或10h等。

26、作为本发明的优选方案，所述方法包括以下步骤：

27、(1)对废旧锂电池放电至1.5～2v后，拆解得到负极片，对所述负极片在90～150℃下进行高温加热处理同时在紫外线强度为0.8～1.8w/m2下进行紫外老化处理6～24h；

28、(2)将紫外老化处理后的负极片置于500～1000rpm，振幅为0.01～0.5m的高频振动的2～200目筛网上，-10～-50℃低温下进行振动>1h，得到铜箔和石墨材料；

29、(3)将步骤(2)得到的石墨材料用添加剂溶液洗涤处理后用清水洗涤，在100～300℃下烘干1～10h得到纯净石墨。

30、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

31、(1)本发明所述方法将废旧锂离子电池负极材料拆解回收后，经过简单的操作即可以得到纯净的铜箔和石墨，石墨回收料中碳含量＞94％。

32、(2)本发明所述方法无需使用有机溶剂，回收的石墨纯度和回收率高，且再次利用效果良好，实现了废旧锂离子电池中石墨材料的高效回收再利用。

技术特征：

1.一种废旧锂电池中回收石墨的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述放电的电压为1.5～2v。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述高温加热处理的温度为90～150℃；

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述紫外老化处理的紫外线强度为0.8～1.8w/m2；

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述振动处理包括将负极片置于高频振动的筛网上，低温下进行振动。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述高频振动为500～1000rpm；

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述筛网的目数为2～200目；

8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述洗涤处理包括一步洗涤处理和二步洗涤处理；

9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述洗涤处理后进行烘干处理；

10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种废旧锂电池中回收石墨的方法，所述方法包括以下步骤：(1)对废旧锂电池放电后，得到负极片，对所述负极片进行高温加热处理同时进行紫外老化处理；(2)对紫外老化处理后的负极片进行振动处理，得到铜箔和石墨材料；(3)对得到的石墨材料进行洗涤处理，得到纯净石墨。本发明所述方法通过简单的操作即可在避免有机溶液使用的情况下实现了石墨的高效回收再利用。

技术研发人员：谢云飞
受保护的技术使用者：湖北亿纬动力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13