一种利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，包括：将废旧锂电池的负极粉末在清水内浸泡规定时间后进行过滤，得到滤液并收集滤渣，将滤渣焙烧后收集成品废石墨粉末；将废石墨粉末进行球磨纯化得到纯化后的石墨烯纳米片；称取纯化后的石墨烯纳米片，放入特氟龙内胆反应釜中，加入规定浓度的高锰酸钾溶液进行水热反应；根据规定的活性材料质量/PTFE粘结剂质量/导电炭黑质量的比例分别称取活性材料、PTFE粘结剂以及导电炭黑并在稀释的乙醇溶液中进行处理制备极片。本发明专利技术不仅实现了废旧锂电池的低碳处理，还可将成功合成的石墨烯/MnO2超级电容器电极材料作为新型储能装置材料，可在储能领域的多场景应用，符合绿色低碳的回用理念。符合绿色低碳的回用理念。符合绿色低碳的回用理念。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法


[0001]本专利技术涉及锂电池回收的
，尤其涉及一种利用废旧锂电池石墨制 备超级电容器电极材料的方法。

技术介绍

[0002]我国从2017年开始迎来新能源车动力电池退役数量的快速增长。而随着 我国动力电池装车量的持续上行，未来也将有更多动力电池面临退役。以5年 寿命推算，2030年我国动力电池退役总量将达到237.32万吨。
[0003]目前锂电池回收多聚焦于电池正极材料，对于负极的回收却受到技术忽 视。市场认为负极石墨回收经济效应低，并未对其引起重视。实则石墨是商用 锂离子电池中最常用的负极材料，其重量为整个电池总重的12％～21％。考虑 到石墨的不可再生性以及其重要战略资源的地位，石墨被列为国家战略性矿产 资源行列，我国已经在逐步加强对国内石墨资源的开发和保护，同时天然石墨 的提纯存在高污染高能耗的问题，负极石墨材料回收刻不容缓。
[0004]同时，回收负极材料后生成具有高导电性的石墨烯材料，在电池等领域有 着非常大的吸引力，生成具有高附加值的石墨烯产品。超级电容器作为一种新 兴的储能元件具有极其广阔的市场前景，而高性能电极材料是当前超级电容器 研究的重点。MnO2/石墨烯复合材料有望将石墨烯的高电导率、高比表面积、 循环稳定性好等优点与MnO2的高赝电容相结合，极具应用潜力。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较 佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或 省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略 不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述市场认为负极石墨回收经济效应低，将锂电池回收多聚焦于电池 正极材料，而对于负极的回收却受到技术忽视以及商用锂电池中最常用的负极 材料石墨的提纯存在高污染高能耗的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术目的是提供一种利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材 料的方法。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：
[0010]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：将废旧锂电池的负极粉末在清水内浸泡规定时间后进行过滤，得到滤液并 收集滤渣，将滤渣焙烧后收集成品废石墨粉末；
[0011]将所述废石墨粉末进行球磨得到石墨烯纳米片，并将所述石墨烯纳米片进 行纯
化得到纯化后的石墨烯纳米片；
[0012]称取所述纯化后的石墨烯纳米片，放入特氟龙内胆反应釜中，加入规定浓 度的高锰酸钾溶液进行水热反应，自然冷却后用去离子水反复冲洗，经过离心 收集黑色或棕黄色附着有二氧化锰的石墨烯水热残渣，反复处理，干燥后经研 钵研细后收集作为做电极的原材料备用；
[0013]根据规定的活性材料质量/PTFE粘结剂质量/导电炭黑质量的比例分别称 取活性材料、PTFE粘结剂以及导电炭黑并在稀释的乙醇溶液中进行处理得到 黑色胶团，并将黑色胶团制备成极片。
[0014]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：将废旧锂电池的负极粉末在清水内浸泡规定时间后进行过滤包括过滤所用 水系微孔滤膜孔径为0.45μm，浸泡和过滤次数为3次，每次的浸泡时长为3小 时。
[0015]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：所述滤液中含有少量电解液、粘结剂以及石墨插层间的锂离子。
[0016]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：所述滤渣为粗品废石墨粉末。
[0017]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：所述焙烧包括，
[0018]将滤渣置于管式炉中，向炉内通入氮气气氛，设定氮气气氛流量为100 m3/h，在温度为500℃的条件下焙烧2小时并在焙烧完成后得到成品废石墨 粉末；
[0019]焙烧过程中，残余的有机电解液与粘结剂从废石墨表面挥发出来，将挥发 气体通过尾气吸收装置吸收。
[0020]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：所述球磨包括球磨时间为24h，球磨频率为20Hz，球磨所用的小球直径为 5mm，球料比为12：1。
[0021]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：将所述石墨烯纳米片进行纯化得到纯化后的石墨烯纳米片包括，
[0022]将所述石墨烯纳米片至于浓度为1mol/L的盐酸溶液中进行磁力搅拌24 小时，得到固体样品；
[0023]使用去离子水反复冲洗固体样品3
‑
4次直至浸出液呈中性并过滤收集固体 粉末；
[0024]将所得固体粉末放入真空干燥箱中，经12小时烘干后得到纯化后的石墨 烯纳米片。
[0025]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：称取所述纯化后的石墨烯纳米片包括称取20mg纯化后的石墨烯纳米片。
[0026]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：高锰酸钾溶液浓度为20mmol/L，水热反应温度为150℃，水热反应时间为 4小时。
[0027]作为本专利技术所述利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其 中：所述活性材料质量/PTFE粘结剂质量/导电炭黑质量的比例为9：0.5：0.5 以及泡沫镍压片的方式中压片压强为20Mpa，挤压时间为30s。
[0028]本专利技术的有益效果：本专利技术可成功由废石墨合成石墨烯/MnO2超级电容器 电极材料，从而实现了对废旧锂电池负极废石墨的再利用；一方面实现了废旧 锂电池的低碳处
理，另一方面成功合成的石墨烯/MnO2超级电容器电极材料可 作为新型储能装置材料，以追求在储能领域的多场景应用，符合绿色低碳的回 用理念。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的 一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0030]图1为本专利技术利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法的流程 图；
[0031]图2为本专利技术利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法的不同 石墨烯/MnO2超级电容器电极材料的Raman图；
[0032]图3为本专利技术利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法的不同 石墨烯/MnO2超级电容器电极材料的CV图；
[0033]图4为本专利技术利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法的不同 石墨烯/MnO2超级电容器电极材料的热重图；
[0034]图5为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其特征在于，包括：将废旧锂电池的负极粉末在清水内浸泡规定时间后进行过滤，得到滤液并收集滤渣，将滤渣焙烧后收集成品废石墨粉末；将所述废石墨粉末进行球磨得到石墨烯纳米片，并将所述石墨烯纳米片进行纯化得到纯化后的石墨烯纳米片；称取所述纯化后的石墨烯纳米片，放入特氟龙内胆反应釜中，加入规定浓度的高锰酸钾溶液进行水热反应，自然冷却后用去离子水反复冲洗，经过离心收集黑色或棕黄色附着有二氧化锰的石墨烯水热残渣，反复处理，干燥后经研钵研细后收集作为做电极的原材料备用；根据规定的活性材料质量/PTFE粘结剂质量/导电炭黑质量的比例分别称取活性材料、PTFE粘结剂以及导电炭黑并在稀释的乙醇溶液中进行处理得到黑色胶团，并将黑色胶团制备成极片。2.如权利要求1所述的一种利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其特征在于：将废旧锂电池的负极粉末在清水内浸泡规定时间后进行过滤包括过滤所用水系微孔滤膜孔径为0.45μm，浸泡和过滤次数为3次，每次的浸泡时长为3小时。3.如权利要求1所述的一种利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其特征在于：所述滤液中含有少量电解液、粘结剂以及石墨插层间的锂离子。4.如权利要求1所述的一种利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其特征在于：所述滤渣为粗品废石墨粉末。5.如权利要求1所述的一种利用废旧锂电池石墨制备超级电容器电极材料的方法，其特征在于：所述焙烧包括，将滤渣置于管式炉中，向炉内通入氮气气氛，设定氮气气氛流量为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳，代陆洁，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：