修复再生锂离子电池石墨负极材料的方法技术

本发明专利技术提供一种修复再生锂离子电池石墨负极材料的方法，将石墨负极材料和水投入反应釜内，搅拌使石墨负极材料中的增稠剂和粘结剂Ⅰ溶于水中，釜内混合物经筛网过滤分离铜箔，再经离心机分离得到石墨和导电剂粉体混合材料；向上述石墨和导电剂粉体混合材料中加入粘结剂Ⅱ和石墨化催化剂，均匀混合得到混合物A；将上述混合物捏合后模压成型，在N

Method for repairing graphite negative electrode material of regenerated lithium ion battery

The present invention provides a method for regeneration of graphite anode materials for lithium ion batteries, the graphite anode material and water into a reaction kettle, stirring graphite anode material thickening agent and binding agent of dissolved in water, the kettle mixture by screen filtration and separation of copper foil, followed by centrifugal machine separated from graphite and conductive agent powder hybrid materials; added to the binder II and graphitization catalyst the graphite and conductive agent powder mixing materials, mixing the mixture A evenly; the mixture after kneading molding in N

【技术实现步骤摘要】
修复再生锂离子电池石墨负极材料的方法
本专利技术属于电池材料修复再生
，具体涉及一种修复再生锂离子电池石墨负极材料的方法。
技术介绍
自90年代索尼成功开发应用以来，锂离子电池因其具有体积小、质量轻、电压高、比能量高、无记忆、自放电小、寿命长等优点，广泛应用于手机、笔记本、数码相机等领域。近几年来，随着新能源汽车的迅猛发展，全球锂离子电池规模呈现几何级数的增长，我国已成为全球重要的锂离子电池生产基地。与此同时，预计到2020年，我国动力电池累计报废量将达到12万至17万吨，而不足2%的回收率直接导致资源浪费和环境污染。负极材料占锂电池成本的30%左右，因此对报废动力电池中负极材料进行回收再利用，具有重要的经济效益和环保效应。电池经多次充放电循环后（尤其是动力电池的高倍率充放电），其负极材料（动力电池主要为人造石墨）由于体积变化会出现石墨片层剥离、过度溶胀、塌陷现象，层状结构遭到破坏，不能进行大电流充放电。
技术实现思路
本专利技术提出一种修复再生锂离子电池石墨负极材料的方法。由于负极的构造为由石墨、导电剂、增稠剂、粘结剂和集流体组成，其中，导电剂为碳材料，增稠剂为羧甲基纤维素钠（CMC），粘结剂为丁苯橡胶（SBR），集流体为铜箔。本专利技术首先将负极材料与铜箔分离；再将负极粉中的增稠剂和粘结剂去除，得到石墨粉和导电剂；最后将石墨粉和导电剂重新石墨化改性，使得石墨粉重新石墨化恢复层状结构，导电剂石墨化成为可储锂的负极材料。再生出的负极材料具有良好的耐过充和循环性能。本专利技术的技术方案具体如下：一种修复再生锂离子电池石墨负极材料的方法，包括以下步骤：步骤1，将石墨负极材料和水投入反应釜内，搅拌使石墨负极材料中的增稠剂和粘结剂Ⅰ溶于水中，釜内混合物经筛网过滤分离铜箔，再经离心机分离得到石墨和导电剂粉体混合材料；步骤2，向上述石墨和导电剂粉体混合材料中加入粘结剂Ⅱ和石墨化催化剂，均匀混合得到混合物A；步骤3，将上述混合物捏合后模压成型，在N2保护下，放入炭化炉中炭化处理得到炭化物料；步骤4，将上述炭化物料球化整形，并在石墨化炉中进行石墨化处理；冷却后的物料经筛分、除磁性异物得到修复再生人造石墨负极材料。所述步骤1中反应釜内的温度为25℃~80℃。所述步骤2中粘结剂Ⅱ为石油沥青、中间相沥青、煤沥青和酚醛树脂中的一种或几种，用量占混合物A总质量的10~20wt.%。所述步骤2中的石墨化催化剂为硼酸钠、碳化硼、氮化硼、碳化硅中的一种或几种，用量占混合物A总质量的2~8wt.%。所述步骤3中炭化温度为800~1500℃，保温时间为6~24h。所述步骤4中石墨化温度为2600~3200℃，保温时间为10~20h。本专利技术具有以下有益效果：报废锂离子电池中的负极材料经过本专利技术方法处理后，颗粒形貌规整，颗粒尺寸在20μm左右；将修复再生人造石墨负极材料作为负极活性材料，按质量比90wt.%的负极活性材料、5wt.%的丁苯橡胶（SBR）、5wt.%的羧甲基纤维素钠（CMC），用水作溶剂匀成浆料，将浆料涂在铜箔上，烘干后制成负极片；金属锂片为对电极；1MLiPF6溶解在碳酸乙烯酯（EC）：碳酸二甲酯（DMC）（质量比1:1）的溶剂为电解液；在手套箱中组装成2025型扣式模拟电池。采用武汉蓝电充放电测试仪对电池进行充放电测试，测试条件为0.005~2V/0.1C，50次循环后材料的容量保持率为91.8~93.7%；因此，报废锂离子电池中的负极材料经过本专利技术方法处理后，其结构和电化学性能得到恢复，具备可再生利用价值，可重新应用于锂电池市场。综上所述，本专利技术方法具有良好的经济和环保效益。附图说明图1为实施例1制备的人造石墨负极材料的SEM图。图2为实施例1制备的人造石墨负极材料的循环曲线。具体实施方式实施例11）将10kg涂覆有石墨负极的铜箔投入50L反应釜内，并加入40L水。控制釜内温度为50℃并持续搅拌4h，将混合物经80目筛网分离除掉铜箔，再进入离心机进行固液分离，烘干后得到石墨和导电剂粉体混合材料；2）称量2kg步骤1）中石墨和导电剂粉体混合材料，300g石油沥青和60g碳化硅，将上述物质投入混料机中混合1h；3）将步骤2）中的混合物投入捏合机捏合处理2h后进行模压成型。在N2保护下，将模压后的粉体放入炭化炉中800℃处理8h；4）将步骤3）中的材料在球磨机中球化整形，再投入超高温石墨化炉中与2800℃石墨化处理15h。冷却后的物料经筛分、除磁得到修复再生人造石墨负极材料。将实施例1制备的修复再生人造石墨负极材料进行了SEM测试。图1为实施例1制备的修复再生人造石墨负极材料的SEM图。修复后，颗粒形貌规整，颗粒尺寸在20μm左右。将实施例1制备的修复再生人造石墨负极材料作为负极活性材料，按质量比90wt.%的负极活性材料、5wt.%的丁苯橡胶（SBR）、5wt.%的羧甲基纤维素钠（CMC），用水作溶剂匀成浆料，将浆料涂在铜箔上，烘干后制成负极片；金属锂片为对电极；1MLiPF6溶解在碳酸乙烯酯（EC）：碳酸二甲酯（DMC）（质量比1:1）的溶剂为电解液；在手套箱中组装成2025型扣式模拟电池。采用武汉蓝电充放电测试仪对电池进行充放电测试，测试条件为0.005~2V/0.1C，50次循环后材料的容量保持率为93.7%，具备可再生利用价值。实施例21）将10kg涂覆有石墨负极的铜箔投入50L反应釜内，并加入40L水。控制釜内温度为70℃并持续搅拌4h，将混合物经80目筛网分离除掉铜箔，再进入离心机进行固液分离，烘干后得到石墨和导电剂粉体混合材料；2）称量2kg步骤1）中石墨和导电剂粉体混合材料，200g煤沥青，200g酚醛树脂，60g碳化硅和60g硼酸钠，将上述物质投入混料机中混合1h；3）将步骤2）中的混合物投入捏合机捏合处理2.5h后进行模压成型。在N2保护下，将模压后的粉体放入炭化炉中1000℃处理8h；4）将步骤3）中的材料在球磨机中球化整形，再投入超高温石墨化炉中与2800℃石墨化处理15h。冷却后的物料经筛分、除磁得到人造石墨负极材料。将实施例2制备的修复再生人造石墨负极材料进行了SEM测试。测试所得SEM图具有与图1相类似特征。修复后，颗粒形貌规整，颗粒尺寸在20μm左右。将实施例2制备的修复再生人造石墨负极材料作为负极活性材料，采用与实施例1相同方法及测试条件进行了电化学性能测试，测试所得循环曲线具有与图2相类似的特征：50次循环后材料的容量保持率为92.5%，具备可再生利用价值。实施例31）将10kg涂覆有石墨负极的铜箔投入50L反应釜内，并加入40L水。控制釜内温度为25℃并持续搅拌4h，将混合物经80目筛网分离除掉铜箔，再进入离心机进行固液分离，烘干后得到石墨和导电剂粉体混合材料；2）称量2kg步骤1）中石墨和导电剂粉体混合材料，100g石油沥青，100g中间相沥青，100g煤沥青，60g硼酸钠，60g碳化硼，40g氮化硼，将上述物质投入混料机中混合1.5h；3）将步骤2）中的混合物投入捏合机捏合处理2h后进行模压成型。在N2保护下，将模压后的粉体放入炭化炉中800℃处理8h；4）将步骤3）中的材料在球磨机中球化整形，再投入超高温石墨化炉中与3000℃石墨化处理15h。冷却后的物料经筛分、除磁得到人造石墨负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种修复再生锂离子电池石墨负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将石墨负极材料和水投入反应釜内，搅拌使石墨负极材料中的增稠剂和粘结剂Ⅰ溶于水中，釜内混合物经筛网过滤分离铜箔，再经离心机分离得到石墨和导电剂粉体混合材料；步骤2，向上述石墨和导电剂粉体混合材料中加入粘结剂Ⅱ和石墨化催化剂，均匀混合得到混合物A；步骤3，将上述混合物捏合后模压成型，在N

【技术特征摘要】
1.一种修复再生锂离子电池石墨负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将石墨负极材料和水投入反应釜内，搅拌使石墨负极材料中的增稠剂和粘结剂Ⅰ溶于水中，釜内混合物经筛网过滤分离铜箔，再经离心机分离得到石墨和导电剂粉体混合材料；步骤2，向上述石墨和导电剂粉体混合材料中加入粘结剂Ⅱ和石墨化催化剂，均匀混合得到混合物A；步骤3，将上述混合物捏合后模压成型，在N2保护下，放入炭化炉中炭化处理得到炭化物料；步骤4，将上述炭化物料球化整形，并在石墨化炉中进行石墨化处理；冷却后的物料经筛分、除磁性异物得到修复再生人造石墨负极材料。2.根据权利要求1所述一种修复再生锂离子电池石墨负极材料的方法，其特征在于：所述步骤1中反应釜内的温度为25℃~80℃。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，张云河，叶建，郭苗苗，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42