回收锂离子电池负极材料的方法及有机锂化合物技术

本申请提供了一种回收锂离子电池负极材料的方法及有机锂化合物。所述回收锂离子电池负极材料的方法包括：对锂离子电池进行充电，所述锂离子电池包括负极极片，所述负极极片包括负极活性材料，所述负极活性材料含有活性锂；拆解充电后的所述锂离子电池，得到所述负极极片；在惰性气体下，将所述负极极片放入有机醇或卤代烃中反应，分离得到有机锂化合物。本申请提供的方法将充电状态下的锂离子电池中的活性锂制备有机锂化合物，充分回收利用了锂离子电池中的锂离子，提高了负极材料的回收价值；同时由于金属锂价格昂贵，本申请提供的方法通过利用将废旧的锂离子电池作为合成有机锂化合物的锂源，提高了回收负极材料的经济价值。价值。价值。

【技术实现步骤摘要】
回收锂离子电池负极材料的方法及有机锂化合物


[0001]本申请涉及废旧锂离子电池的
，尤其涉及一种回收锂离子电池负极材料的方法及有机锂化合物。

技术介绍

[0002]锂离子电池是目前市场主要的储能装置，在新能源汽车和固定储能领域中发挥着重要的作用。由于锂离子电池的使用寿命只有5～10年，使得未来每年数百万吨废旧锂离子电池的回收再利用成为当下的重中之重。
[0003]以LiFePO4电池为例，常见的废旧电池结构主要包括外壳、正极极片(活性材料/粘结剂/导电碳/铝箔)、隔膜、负极极片(活性材料/粘结剂/导电碳/铜箔)和电解液，其中外壳(4.1wt.％，市场价约为2.0$kg
‑1)，铝箔(6.5wt.％，市场价约为2.8$kg
‑1)，隔膜(6.2wt.％，市场价约为0.2$kg
‑1)，铜箔(12.3wt.％，市场价约为7.0$kg
‑1)，电解液(15.8wt.％，市场价约为0.1$kg
‑1)等材料为固定价值。
[0004]传统的电池回收方法是将其放电，破碎，然后再通过火法或湿法冶金技术提炼出有价值的金属元素。目前企业大部分回收收益仅来源于正负极片中的铝箔和铜箔，现有技术中还没有一种针对锂进行高效回收且成本较低的技术手段。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供一种回收锂离子电池负极材料的方法及有机锂化合物。
[0006]本申请提供一种回收锂离子电池负极材料的方法，包括：对锂离子电池进行充电，所述锂离子电池包括负极极片，所述负极极片包括负极活性材料，所述负极活性材料含有活性锂；拆解充电后的所述锂离子电池，得到所述负极极片；在惰性气体下，将所述负极极片放入有机醇或卤代烃中反应，分离得到有机锂化合物。
[0007]在一些可能的实现方式中，所述负极活性材料包括石墨、金属锂、锡、硅以及锡的化合物或硅的化合物中的任一种。
[0008]在一些可能的实现方式中，所述有机醇包括烷基醇，所述烷基醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇和戊醇中的一种或多种。
[0009]在一些可能的实现方式中，所述卤代烃包括卤代甲烷、卤代乙烷和卤代正丁烷中的一种或多种。
[0010]在一些可能的实现方式中，在所述负极极片和有机醇或卤代烃反应时，所述方法还包括：
[0011]在所述有机醇或卤代烃中加入非质子溶剂，所述非质子溶剂为正己烷或四氢呋喃中的一种或两种。
[0012]在一些可能的实现方式中，所述惰性气体为氩气、氮气或氦气中的一种或多种。
[0013]在一些可能的实现方式中，拆解所述锂离子电池在所述惰性气体中进行。
[0014]在一些可能的实现方式中，在所述负极极片与所述有机醇或所述卤代烃反应之
前，所述方法还包括：
[0015]采用清洗溶剂清洗所述负极极片，所述清洗溶剂为四氢呋喃、碳酸二甲酯和丙酮中的一种或多种。
[0016]在一些可能的实现方式中，在所述负极极片与所述有机醇或所述卤代烃反应之后，所述方法还包括：
[0017]取出反应后的所述负极极片，超声处理，使得所述负极极片上的负极活性材料从集流体上脱落；
[0018]离心后得到沉淀物，清洗所述沉淀物，烘干得到活性材料。
[0019]本申请还提供一种回收锂离子电池负极材料的方法制得的有机锂化合物，所述负极活性材料中活性锂的转化率为99％以上。
[0020]本申请中提供的方法，在废旧的锂离子电池充电后，大量的锂离子嵌入负极极片的负极活性材料中，使得负极活性材料含有活性锂，活性锂具有高的反应活性，将含有活性锂的负极活性材料加入有机醇或卤代烃中反应，活性锂与有机醇或卤代烃反应得到有机锂化合物。相较于直接回收负极材料，本申请中将充电状态下的锂离子电池中的活性锂制备有机锂化合物的方式，充分回收利用了锂离子电池中的锂离子，提高了负极材料的回收价值；同时由于金属锂价格昂贵，本申请提供的方法，负极活性材料中活性锂的转化率为99％以上，若以废旧的锂离子电池作为合成有机锂化合物的锂源，将对提升回收负极材料产生高收益的经济价值。
附图说明
[0021]图1为本申请中有机醇和氯代烃分别与锂化石墨反应的原理。
[0022]图2为本申请中实施例1制备的乙醇锂、乙醇以及金属锂与乙醇反应得到的CH3CH2OLi的红外光谱。
[0023]图3为本申请中实施例1制备的乙醇锂以及金属锂与乙醇反应得到的CH3CH2OLi的核磁共振氢谱。
[0024]图4为本申请中实施例1回收的石墨以及对比例1中负极极片中锂元素的含量的ICP测试图。
[0025]图5为本申请中，图a和图b分别为对比例1中锂化石墨的不同放大倍数的扫描电镜图；图c和图d分别为实施例1回收的石墨的不同放大倍数的扫描电镜图。
[0026]图6为本申请中实施例1回收的石墨的透射电镜图。
[0027]图7为本申请中实施例1回收的石墨和对比例1中锂化石墨的拉曼光谱图。
[0028]图8为本申请中，图a和图b分别为实施例1中回收的石墨制备的半电池，在0.1C电流密度下的循环性能图和充放电曲线图。
[0029]图9为本申请中实施例1回收的石墨和对比例1中锂化石墨的XRD图。
[0030]图10为本申请中实施例1中锂化石墨与C2H5OH反应过程中，在不同时间锂化石墨的非原位XRD图。
[0031]图11为本申请中锂化石墨与有机醇或卤代烃反应过程中脱锂的示意图。
[0032]图12中，图a为本申请提供的方法与传统方法总回收效率对比图；图b为本申请提供的方法与传统方法总经济效益的对比图；图c中不同的有机锂的经济价值示意图。
具体实施方式
[0033]下面详细描述本专利技术的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0034]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0035]本申请提供一种回收锂离子电池负极材料的方法，包括以下步骤：
[0036]步骤一：对锂离子电池进行充电，锂离子电池包括负极极片，负极极片包括负极活性材料，所述负极活性材料含有活性锂。
[0037]在此步骤中，锂离子电池中的锂离子嵌入到负极极片的负极活性材料中，使负极活性材料中含有活性锂。活性锂具有较高的反应活性。在一些实施例中，负极活性材料包括石墨、金属锂、锡、硅以及锡的化合物或硅的化合物中的任一种。
[0038]其中，锡的化合物可以为铜镍锡合金、铜锡钛合金和锡碳复合物中的任一种，硅的化合物可以二氧化硅、氮化硅或碳化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回收锂离子电池负极材料的方法，其特征在于，包括：对锂离子电池进行充电，所述锂离子电池包括负极极片，所述负极极片包括负极活性材料，所述负极活性材料含有活性锂；拆解充电后的所述锂离子电池，得到所述负极极片；在惰性气体下，将所述负极极片放入有机醇或卤代烃中反应，分离得到有机锂化合物。2.如权利要求1所述的回收锂离子电池负极材料的方法，其特征在于，所述负极活性材料包括石墨、金属锂、锡、硅以及锡的化合物或硅的化合物中的任一种。3.如权利要求2所述的回收锂离子电池负极材料的方法，其特征在于，所述有机醇包括烷基醇，所述烷基醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇和戊醇中的一种或多种。4.如权利要求1所述的回收锂离子电池负极材料的方法，其特征在于，所述卤代烃包括卤代甲烷、卤代乙烷和卤代正丁烷中的一种或多种。5.如权利要求1所述的回收锂离子电池负极材料的方法，其特征在于，在所述负极极片和有机醇或卤代烃反应时，所述方法还包括：在所述有机醇或卤代烃中加入非质子溶剂，所述非质子溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵云，亢玉琼，鲁健，李宝华，康飞宇，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：