一种废旧锂离子电池负极回收利用的方法技术

为克服负极材料的酸液回收方式存在消耗大量酸液、碱液的问题，本发明专利技术提供了一种废旧锂离子电池负极回收利用的方法，包括以下操作步骤：将待回收的负极片采用水浸处理，使负极材料层分散至水中，负极材料层中的锂和锂化合物与水反应溶于水中，得到混合液；将混合液进行物质分离，得到集流体、碳粉污泥和含有粘结剂的富锂上清液；向富锂上清液中加入CO2气体或碳酸盐，升温析出Li2CO3，分离得到Li2CO3；将碳粉污泥采用酸液处理，混合反应，分离得到金属杂质溶液和石墨浆料。本发明专利技术提供的废旧锂离子电池负极回收利用的方法可以极大减低对于酸液的消耗，降低后续有价金属离子处理难度和后续碱液消耗，提高锂元素的回收率。提高锂元素的回收率。提高锂元素的回收率。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池负极回收利用的方法


[0001]本专利技术属于电池回收领域，具体涉及一种废旧锂离子电池负极回收利用的方法。

技术介绍

[0002]火法回收和湿法回收是目前回收废旧锂离子电池的两种常见方式。目前也衍生出很多火法和湿法回收相结合的方式，对废旧锂离子电池进行回收，以期提高其回收效率，并且降低回收成本。由于相比于废旧锂电正极材料来说，负极材料由于具有相对较低附加值，因此针对负极材料的回收一直鲜少被关注。很多废旧的锂离子电池，其正极材料被回收再利用之后，负极材料大多采取掩埋或者焚烧的方式进行处理，没有对其进行合理化的回收和再利用。然而锂离子电池经过长期的循环使用后，负极材料会有大量的锂单质及其化合物的积累，另外，在长期循环的过程中，正极材料的结构坍塌和歧化反应会导致其中的有价金属离子，如锰、铁、钴、镍、铝等溶出，溶出的有价金属离子会不可逆地嵌入到负极材料的晶格中以占据锂离子的嵌入位置或嵌入负极表面的钝化膜中，因此，负极中还含有部分的有价金属离子，在回收的过程中需要将其除去以避免对回收后电池的容量影响。
[0003]现有负极材料的湿法回收中常采用酸液进行锂单质及其化合物的溶出，在回收过程中锂及其化合物生成的碱性化合物需要消耗较多的酸，同时酸液还用于将负极材料中的有价金属离子溶出，因此，现有负极材料的湿法回收需要消耗大量的酸液，同时，在后续回收锂的过程中，还需要通过碱液将得到的含锂和其他有价金属离子的酸液进行中和呈弱碱性，才能形成利于回收物碳酸锂形成的环境，需要消耗大量的碱液，另外，含锂和其他金属离子的酸液中，其他有价金属离子的存在会影响碳酸锂的纯度。

技术实现思路

[0004]针对负极材料的酸液回收方式存在消耗大量酸液、碱液的问题，本专利技术提供了一种废旧锂离子电池负极回收利用的方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种废旧锂离子电池负极回收利用的方法，包括以下操作步骤：
[0007]将待回收的负极片采用水浸处理，使负极材料层分散至水中，负极材料层中的锂和锂化合物与水反应溶于水中，得到混合液；
[0008]将混合液进行物质分离，得到集流体、碳粉污泥和含有粘结剂的富锂上清液；
[0009]向富锂上清液中加入CO2气体或碳酸盐，升温析出Li2CO3，分离得到Li2CO3；
[0010]将碳粉污泥采用酸液处理，混合反应，分离得到金属杂质溶液和石墨浆料。
[0011]可选的，待回收的负极片由以下方式获得：
[0012]对废旧锂离子电池进行放电，拆解得到待回收的负极片。
[0013]可选的，放电方式包括电池柜放电、石墨接触放电、短路放电和盐水放电中的一种或多种。
[0014]可选的，在采用水浸处理待回收的负极片时，进行超声处理和搅拌，水浸的温度为
20
‑
60℃，反应时间为1
‑
3h，反应后静置混合液，过滤收集集流体、碳粉污泥和含有粘结剂的富锂上清液。
[0015]可选的，将富锂上清液升温浓缩后中通入CO2气体，保持温度在60℃～100℃，搅拌过滤得到粗Li2CO3，将得到的粗Li2CO3制备成Li2CO3水溶液，再通入CO2气体，保持温度在60℃～100℃，过滤得到Li2CO3。
[0016]可选的，将富锂上清液升温浓缩后加入Na2CO3，保持温度在60℃～100℃，搅拌过滤得到粗Li2CO3，将得到的粗Li2CO3制备成Li2CO3水溶液，再加入Na2CO3，保持温度在60℃～100℃，过滤得到Li2CO3。
[0017]可选的，所述酸液包括草酸和缩苹果酸中的一种或多种。
[0018]可选的，对得到的金属杂质溶液进行除杂，除去除锂外的其他金属杂质，得到含锂溶液，加入碱调节pH至7～8，加入CO2气体或碳酸盐，升温析出Li2CO3，分离得到Li2CO3。
[0019]可选的，将得到的石墨浆料洗涤后过滤，得到待改性石墨，将待改性石墨与碳源混合，将碳源包覆至待改性石墨表面，得到混合物在保护性气氛中烧结，得到改性石墨。
[0020]可选的，所述碳源包括石油沥青、煤沥青、酚醛树脂、蔗糖、葡萄糖、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
[0021]根据本专利技术提供的废旧锂离子电池负极回收利用的方法，专利技术人利用锂及其化合物能够与水反应并溶于水，且其他有价金属离子不与水反应的特点，先对负极片采用水进行清洗，该步骤能够让大部分锂离子溶解于水中，且避免有价金属离子的溶出，保证清洗后的富锂上清液中存在纯度较高的锂离子，同时锂及其化合物反应会生成部分碱性化合物，使得富锂上清液呈碱性，再对富锂上清液进行Li2CO3的制备收集，不需要额外添加碱液，只需加入CO2气体或碳酸盐，升温即可；同时由于富锂上清液除去了大量锂及其化合物，同时带走了生成的碱性物质；因此，在后续对碳粉污泥的酸液清洗中，可以极大减低对于酸液的消耗，降低后续有价金属离子处理难度和后续碱液消耗，提高锂元素的回收率。
附图说明
[0022]图1是本专利技术提供的废旧锂离子电池负极回收利用的方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]如图1所示，本专利技术提供了一种废旧锂离子电池负极回收利用的方法，包括以下操作步骤：
[0025]将待回收的负极片采用水浸处理，使负极材料层分散至水中，负极材料层中的锂和锂化合物与水反应溶于水中，得到混合液；
[0026]将混合液进行物质分离，得到集流体、碳粉污泥和含有粘结剂的富锂上清液；
[0027]向富锂上清液中加入CO2气体或碳酸盐，升温析出Li2CO3，分离得到Li2CO3；
[0028]将碳粉污泥采用酸液处理，混合反应，分离得到金属杂质溶液和石墨浆料。
[0029]专利技术人利用锂及其化合物能够与水反应并溶于水，且其他有价金属离子不与水反
应的特点，先对负极片采用水进行清洗，该步骤能够让大部分锂离子溶解于水中，且避免有价金属离子的溶出，保证清洗后的富锂上清液中存在纯度较高的锂离子，同时锂及其化合物反应会生成部分碱性化合物，使得富锂上清液呈碱性，再对富锂上清液进行Li2CO3的制备收集，不需要额外添加碱液，只需加入CO2气体或碳酸盐，升温即可，同时也避免了有价金属离子的沉积对于制备得到的纯度的影响，有效提高Li2CO3纯度；同时由于富锂上清液除去了大量锂及其化合物，同时带走了生成的碱性物质；因此，在后续对碳粉污泥的酸液清洗中，可以极大减低对于酸液的消耗，降低后续有价金属离子处理难度和后续碱液消耗，减少废水处理量。
[0030]在本专利技术的描述中，“水浸处理”中采用的水可以为去离子水、蒸馏水等高纯度水，也可以是具有较低杂质的水，也可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池负极回收利用的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：将待回收的负极片采用水浸处理，使负极材料层分散至水中，负极材料层中的锂和锂化合物与水反应溶于水中，得到混合液；将混合液进行物质分离，得到集流体、碳粉污泥和含有粘结剂的富锂上清液；向富锂上清液中加入CO2气体或碳酸盐，升温析出Li2CO3，分离得到Li2CO3；将碳粉污泥采用酸液处理，混合反应，分离得到金属杂质溶液和石墨浆料。2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池负极回收利用的方法，其特征在于，待回收的负极片由以下方式获得：对废旧锂离子电池进行放电，拆解得到待回收的负极片。3.根据权利要求2所述的废旧锂离子电池负极回收利用的方法，其特征在于，放电方式包括电池柜放电、石墨接触放电、短路放电和盐水放电中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池负极回收利用的方法，其特征在于，在采用水浸处理待回收的负极片时，进行超声处理和搅拌，水浸的温度为20
‑
60℃，反应时间为1
‑
3h，反应后静置混合液，过滤收集集流体、碳粉污泥和含有粘结剂的富锂上清液。5.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池负极回收利用的方法，其特征在于，将富锂上清液升温浓缩后中通入CO2气体，保持温度在60℃～100℃，搅拌过滤得到粗Li2CO3，将得到的粗...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会权，张紫岩，
申请(专利权)人：深圳市爱派思新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：