一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法技术

本发明专利技术提供了一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法，属于新电池体系技术领域。本发明专利技术将废旧锂离子电池负极材料拆解回收后进行清洗、干燥和煅烧，即可得到回收石墨，将回收石墨作为负极材料应用于钠离子电池和钾离子电池中，以实现回收石墨的二次利用。本发明专利技术提供的回收利用方法步骤简单，节约资源，且回收得到的石墨体现更优越的电化学性能。实施例结果表明，并且将本发明专利技术回收到的石墨应用于钠离子电池和人锂离子电池中后，钠离子电池和钾离子电池的充电比容量高，循环性能好。

A Method of Recycling and Utilizing the Anode Material of Waste Lithium Ion Batteries

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法
本专利技术涉及新电池体系
，特别涉及一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有工作电压高、比容量大、循环寿命长、自放电低、无记忆效应等优点，在笔记本电脑、手机等便携式电子设备等领域得到了广泛的应用。但由于锂离子电池使用寿命有限，废旧锂离子电池的产生量也在逐年增加，电池是一种重要的环境污染物，所以对废旧电池的处理再利用已刻不容缓。对于正极材料的回收，研究人员已经进行了相关工作，但对于负极材料的回收技术还不完善。当前商业化的锂离子电池中负极材料主要为人造石墨和天然改性石墨，通常只能被废弃或高温焚烧处理，这样的做法加剧了粉尘污染与温室效应，而且还造成了大量的资源浪费，所以进行负极材料的简单回收与利用显得格外重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池负极材料拆解回收后依次进行清洗、干燥和煅烧，得到回收石墨；所述废旧锂离子电池的负极材料中包括石墨材料、粘结剂和导电剂；(2)将所述回收石墨作为负极材料应用于钠离子电池或钾离子电池中。优选的，所述清洗用清洗剂为乙醇、丙酮、碳酸二甲酯和水中的一种或几种。优选的，所述干燥的温度为60～100℃，时间为10～30h。优选的，所述煅烧的温度为700～1600℃，时间为12～24h。优选的，所述煅烧的保护气氛为氩气、氮气、二氧化碳或氩气-氢气混合气；所述氩气-氢气混合气中的氩气的体积分数为95％。优选的，所述钠离子电池的电解液为醚类电解液；所述醚类电解液的溶剂包括乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚中的一种或几种。优选的，所述醚类电解液溶质为NaPF6、NaClO4和NaCF3SO3中的一种或几种。优选的，所述锂离子电池的电解液为酯类电解液；所述酯类电解液的溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯混合液、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合液以及碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯混合液中的一种或几种。优选的，所述酯类电解液的溶质为KTFSI和/或KPF6。本专利技术提供了一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法，本专利技术将废旧锂离子电池负极材料拆解回收后进行清洗、干燥和煅烧，即可得到回收石墨，将回收石墨作为负极材料应用于钠离子电池和钾离子电池中，以实现回收石墨的二次利用。本专利技术提供的回收利用方法步骤简单，节约资源，且回收得到的石墨体现更优越的电化学性能。实施例结果表明，将本专利技术回收到的石墨应用于钠离子电池中后，钠离子电池的充电比容量能够达到170mAh/g；将本专利技术回收到的石墨应用于钾离子电池中后，钾离子电池的充电比容量能够达到310mAh/g。具体实施方式本专利技术提供了一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池负极材料拆解回收后依次进行清洗、干燥和煅烧，得到回收石墨；所述废旧锂离子电池的负极材料中包括石墨材料、粘结剂和导电剂；(2)将所述回收石墨作为负极材料应用于钠离子电池或钾离子电池中。本专利技术将废旧锂离子电池负极材料拆解回收后依次进行清洗、干燥和煅烧，得到回收石墨。在本专利技术中，所述废旧锂离子电池的负极材料中包括石墨材料、粘结剂和导电剂，所述石墨材料包括天然改性石墨、人造石墨或中间相碳微球(MCMB)等；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯或羧甲基纤维素等；所述导电剂优选包括炭黑等。本专利技术优选先将废旧锂离子电池进行放电，放电结束后手动拆分电池，得到正极片和负极片，然后用美工刀垂直负极片进行刮，得到废旧负极材料粉末。在本专利技术中，所述清洗用清洗剂优选为乙醇、丙酮、碳酸二甲酯和水中的一种或几种，所述乙醇优选包括无水乙醇或工业乙醇，本专利技术更优选使用无水乙醇作为清洗剂；本专利技术优选将废旧负极材料粉末浸泡于清洗剂中进行清洗，然后通过离心处理将清洗后的粉末分离出来。本专利技术通过离心将废旧负极材料粉末表面残留的电解液和杂质盐去除。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为60～100℃，更优选为70～90℃，进一步优选为80℃；所述干燥的时间优选为10～30h，更优选20～30h，进一步优选为24h。在本专利技术中，所述煅烧的温度优选为700～1600℃，更优选为800～1500℃，进一步优选为900～1300℃，所述煅烧的时间优选为12～24h，更优选为13～15h，进一步优选为14h；所述煅烧的保护气氛优选为氩气、氮气、二氧化碳或氩气-氢气混合气；所述氩气-氢气混合气中的氩气的体积分数优选为95％；所述煅烧的保护气氛更优选为纯净的氩气。在煅烧过程中，废旧负极材料中的导电剂和粘结剂转化为无定型碳包覆在石墨表面，并且在高温煅烧过程中，材料中的含氧官能团产生CO2，石墨材料的层间距变大，C-O官能键的比重增加，从而提高了回收石墨的电化学性能。得到回收石墨后，本专利技术将所述回收石墨作为负极材料应用于钠离子电池或钾离子电池中。在本专利技术中，所述钠离子电池的电解液优选为醚类电解液，所述醚类电解液的溶剂优选包括乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚中的一种或几种；所述醚类电解液的溶质优选为NaPF6、NaClO4和NaCF3SO3中的一种或几种，本专利技术对所述溶质的浓度没有特殊要求，可以根据实际需要来确定；在本专利技术的具体实施例中，优选以NaCF3SO3为溶质，以二乙二醇二甲醚(DEGDME)为溶剂配制钠离子电池电解液，所述电解液中NaCF3SO3的浓度为优选1mol/L。在本专利技术中，所述钾离子电池的电解液优选为酯类电解液，所述酯类电解液的溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯混合液、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合液以及碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯混合液中的一种或几种；上述混合液中两种物质的体积比均优选为1:1；所述酯类电解液的溶质优选为KTFSI和/或KPF6；本专利技术对所述溶质的浓度没有特殊要求，可以根据实际需要来确定；在本专利技术的具体实施例中，优选以KPF6为溶质，以碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯混合液(碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的体积比为1:1)为溶剂配制钾离子电池电解液，所述电解液中KPF6的浓度优选为0.8mol/L。在本专利技术的具体实施例中，优选将回收石墨和导电剂、粘结剂混合，将混合料涂覆在集电极上，得到负极极片，然后将负极极片、正极极片、隔膜和电解液进行组装，即可得到钠离子电池或钾离子电池。本专利技术对所述导电剂、粘结剂、正极极片、隔膜没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的上述材料即可。在本领域中，常规市售石墨作为钾离子电池或钠离子电池负极材料使用时，稳定性差，容量衰减快，而本专利技术得到的回收石墨电化学性能好，应用于钾离子电池和钠离子电池中具有较高的容量和稳定的循环性能，实现了锂离子电池负极材料的回收和有效利用。下面结合实施例对本专利技术提供的方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。实施例1将废旧钴酸锂电池放电后进行手动拆分，使用美工刀将正极极片上的正极材料刮下，将刮下的废弃锂离子电池的负极材料用无水乙醇清洗3次，进行离心、干燥得到固体，把得到的固体材料放入氩气气氛下的管式炉中700℃煅烧14h，得到最终产物回收石墨。采用半电池对回收石墨的电化学性能进行测试：钠离子电池：包括正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池负极材料拆解回收后依次进行清洗、干燥和煅烧，得到回收石墨；所述废旧锂离子电池的负极材料中包括石墨材料、粘结剂和导电剂；(2)将所述回收石墨作为负极材料应用于钠离子电池或钾离子电池中。

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池负极材料的回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池负极材料拆解回收后依次进行清洗、干燥和煅烧，得到回收石墨；所述废旧锂离子电池的负极材料中包括石墨材料、粘结剂和导电剂；(2)将所述回收石墨作为负极材料应用于钠离子电池或钾离子电池中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗用清洗剂为乙醇、丙酮、碳酸二甲酯和水中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为60～100℃，时间为10～30h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为700～1600℃，时间为12～24h。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的保护气氛为氩气、氮气、二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴兴隆，梁皓杰，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22