一种锂离子电池负极片的分离回收方法技术

本发明专利技术提出了一种锂离子电池负极片的分离回收方法，包括：将锂离子电池负极片加入水中，超声震荡处理至碳负极材料从铜箔集流体上剥离，得到铜箔和含碳负极材料的悬浮液；将含碳负极材料的悬浮液固液分离后，加热烘烤，得到碳负极材料。本发明专利技术提出的一种锂离子电池负极片的分离回收方法，该方法不仅可以有效实现铜箔与碳负极材料的分离和回收，而且具有高效环保、成本低、工序简单的优点。工序简单的优点。工序简单的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极片的分离回收方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池回收
，尤其涉及一种锂离子电池负极片的分离回收方法。

技术介绍

[0002]目前废旧锂离子电池回收方面的研究热点多聚焦于锂离子电池正极有价金属(钴、锂等)的回收。锂离子电池负极主要包含大量的铜及高达97％的石墨，具有潜在的回收价值。目前，锂离子电池负极材料的回收工艺可分为机械破碎法、热处理法和溶剂溶解法。
[0003]机械破碎法主要是采用破碎分选的方法进行拆解，其工艺流程依次为放电、高温热解、机械破碎、粒径分选、密度分选等。这种方法在拆解前都需要进行放电，粉碎前由于放电带有一定量的水分，还需要烘干，才能粉碎，烘干时还有发生铝热反应的可能，一但发生铝热反应，就有火灾危险；即便是粉碎后，也还存在拆解后各组成部分的分离及各个因素的收得率问题；粉碎后的物料太粗或太细，都有各组分分离不彻底的问题：机械筛分不能充分分开同一粒度的各个组分，存在铝中含铜，铜中含铝和正负极材料混在铜和铝中，使得各组分的收得率降低，也影响各组分的质量。
[0004]机械破碎法虽然可以实现废旧锂离子电池不同组分之间的分离，但由于电池组件复杂，在机械处理过程中相互干扰，分离效果较差。此外，为提高电极活性物质粉末的回收率,必须通过多次破碎降低粒径的方式实现,从而增大分选难度。
[0005]由于锂离子电池铜箔集流体与碳负极材料间存在粘合剂，热处理法是将废旧锂离子电池负极置于一定高温区间使粘合剂挥发或分解，使铜箔集流体与碳负极材料得以分离。
[0006]热处理法虽然可高效地去除粘合剂，分离铜箔集流体与与碳负极材料，但这种方法能耗高，且在高温条件下有机粘合剂易分解生成有害气体，如不采取合理的处理会产生二次污染。
[0007]溶剂溶解法是将破碎后的负极物料与相应的有机溶剂混合，通过有机溶剂与粘合剂之间的相互作用，减弱碳负极材料与铜箔集流体之间的黏结力，使碳负极材料从铜箔上脱落分离。杨生龙等将锂离子电池负极材料浸泡于乙醇中，2h后石墨与铜箔自然分离,但铜箔上仍有部分残余石墨(杨生龙等.废旧锂离子电池负极片的硫酸浸出回收研究，电源技术，2020，44:364
‑
366)。Contestabile等将负极片放入100℃的N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)中处理1h，使碳负极材料与铜箔结合力变弱，碳负极材料与铜箔得以分离，碳负极材料被NMP溶解回收，铜箔可再次利用(CONTESTABILE M，Alaboratory
‑
scale lithium
‑
ion battery recycling process，Journal of Power Sources，2001，92:65
‑
69)。
[0008]溶剂溶解法虽然在不破坏材料的前提下可实现碳负极材料与铜箔的分离，但也存在一定的不足，如溶剂成本较高，部分有机溶剂毒性较强，无害化处置难度大，易危害人体健康和自然环境。

技术实现思路

[0009]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种锂离子电池负极片的分离回收方法，该方法不仅可以有效实现铜箔与碳负极材料的分离和回收，而且具有高效环保、成本低、工序简单的优点。
[0010]本专利技术提出的一种锂离子电池负极片的分离回收方法，包括：
[0011]将锂离子电池负极片加入水中，超声震荡处理至碳负极材料从铜箔集流体上剥离，得到铜箔和含碳负极材料的悬浮液；
[0012]将含碳负极材料的悬浮液固液分离后，加热烘烤，得到碳负极材料。
[0013]本专利技术中，将负极片与水充分浸泡后，再在超声震荡下加速负极片与水的接触程度，从而使得负极片中的粘合剂能够溶于水中，以便碳负极材料从铜箔集流体上剥落，实现碳负极材料和集流体的有效回收和利用，并且回收后的碳负极材料制成的电池性能符合生产要求。
[0014]优选地，所述锂离子电池负极片是通过将废旧锂离子电池机械拆解后得到。
[0015]本专利技术中，废旧锂离子电池经去除外壳后得到电池包或电芯，无需放电，直接将隔膜、正负极片分离，即得到所述锂离子电池负极片。
[0016]优选地，所述锂离子电池负极片包括碳负极材料、负极粘结剂和铜箔集流体；
[0017]优选地，所述碳负极材料为人造石墨或天然石墨中的至少一种；
[0018]优选地，所述负极粘结剂包括水溶性粘结剂，水溶性粘结剂优选为羧甲基纤维素钠。
[0019]优选地，将锂离子电池负极片加入水中之前，还包括将锂离子电池负极片干燥处理以去除电解液。
[0020]本专利技术中，将锂离子电池负极片干燥处理处理除了可以去除电解液，还可以使粘结剂发生热变形，从而有助于降低粘结剂粘接力，以便后续溶于水中。
[0021]优选地，所述干燥处理的温度为80
‑
120℃，时间为1
‑
2h。
[0022]优选地，所述超声震荡处理的功率为200
‑
600W，时间为10
‑
20min。
[0023]本专利技术中，控制超声震荡处理的功率和时间，能够进一步保证碳负极材料与铜箔集流体彻底分离，并确保铜与碳负极材料不被损坏。
[0024]优选地，所述锂离子电池负极片加入水中的固液比为100
‑
500g/L。
[0025]优选地，所述水中还包括有助于负极粘结剂溶于水的表面活性剂；
[0026]所述表面活性剂优选为阳离子表面活性剂或两性离子表面活性剂，进一步优选为十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基二甲基甜菜碱；
[0027]优选地，所述表面活性剂在水中的含量为0.1
‑
1wt％。
[0028]本专利技术中，阳离子表面活性剂或两性离子表面活性剂可以与负极片中水溶性的阴离子粘合剂形成静电吸附，既降低了粘合剂的粘度效果，又促进了粘合剂的润湿溶解，提升碳负极材料与铜箔集流体的分离效率同时，也降低了所得含碳负极材料的悬浮液的粘度，有助于后续碳负极材料的过滤分离和回收利用。
[0029]优选地，所述加热烘烤的温度为300
‑
500℃，时间为1
‑
3h。
[0030]本专利技术中，高温烘烤可以使得碳负极材料中残留有机物裂解，从而使得该碳负极材料对应所得负极片导电性能有一定的提高，对电池的循环性能提高也起了一定的作用。
[0031]优选地，所述铜箔的回收纯度为99.9％以上。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0033]本专利技术可实现废旧锂离子电池负极片中铜箔与碳负极材料的分离，分离后得到的铜箔纯度可达到99.9％以上，碳负极材料的纯度也可达到99％以上，回收纯度高，可直接再利用。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例1分离得到的碳负极材料和铜箔的结构示意图。
具体实施方式
[0035]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极片的分离回收方法，其特征在于，包括：将锂离子电池负极片加入水中，超声震荡处理至碳负极材料从铜箔集流体上剥离，得到铜箔和含碳负极材料的悬浮液；将含碳负极材料的悬浮液固液分离后，加热烘烤，得到碳负极材料。2.根据权利要求1所述锂离子电池负极片的分离回收方法，其特征在于，所述锂离子电池负极片是通过将废旧锂离子电池机械拆解后得到。3.根据权利要求1所述锂离子电池负极片的分离回收方法，其特征在于，所述锂离子电池负极片包括碳负极材料、负极粘结剂和铜箔集流体；所述碳负极材料为人造石墨或天然石墨中的至少一种；所述负极粘结剂包括水溶性粘结剂。4.根据权利要求1所述锂离子电池负极片的分离回收方法，其特征在于，将锂离子电池负极片加入水中之前，还包括将锂离子电池负极片干燥处理以去除电解液。5.根据权利要求4所述锂离子电池负极片的分离回收方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为80
‑
120℃，时间为1
‑
2h。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：周林，王德钊，孙爱明，王宇，钟为，朱斌，
申请(专利权)人：合肥国轩循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：