一种石墨负极材料回收再利用的方法技术

为克服现有技术中废旧石墨负极的回收利用率低以及废旧PVC焚烧污染环境的问题，本发明专利技术提供了一种石墨负极材料回收再利用的方法，所述方法包括废旧电池放电拆解获得石墨粉；废旧石墨粉与超细粉包覆；包覆后废旧石墨粉热处理；废旧石墨粉洗涤及金属离子浸出；浸出液除杂及碳酸锂回收；废旧石墨的回收热处理。本发明专利技术提供的石墨负极材料回收再利用的方法，减少了石墨损失和能耗，且回收周期短、效益高，另外以回收待处理的聚氯乙烯作为废旧石墨负极回收助剂，实现了对锂元素的回收，同时减少酸的使用，减少了废水的产生和处理成本。减少了废水的产生和处理成本。减少了废水的产生和处理成本。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨负极材料回收再利用的方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料回收
，具体涉及一种石墨负极材料回收再利用的方法。

技术介绍

[0002]目前废旧电池一般经过经拆解后进行分类回收，但是由于负极材料石墨的回收附加值较低，所以很多工厂大多会采取掩埋和焚烧等的方式对废旧石墨负极材料进行处理，产生资源的浪费。目前废旧石墨负极的净化技术大致分为高温煅烧法、酸浸法、电化学法等。高温煅烧法产生有毒气体且对温度的要求高，能源消耗高，增加了回收成本，并且较高的焙烧温度下，石墨表面会产生许多含氧官能团，随着温度的升高，石墨的损失率和表面粗糙度同样增加，加剧了石墨的损失；酸浸法一般先采用煅烧法分离铜箔和废旧石墨后，再采用无机酸浸出的方式去除废旧石墨中的金属杂质，此方法可以全组分的高效回收有价金属，但是酸浸法所产生的废液会对环境造成污染；电化学法仅可实现集流体铜箔与石墨活性材料的分离，有价金属的回收问题没有得到解决。有些专利文献中，尝试使用氯气在1000～1100℃时将高沸点金属和氧化物转化为低沸点氯化物，从而达到降低反应温度、节约能耗的目的，但是反应产生的氯化物有毒，且会对设备造成腐蚀。
[0003]PVC等具有质量轻、防水防潮及阻燃隔热等优点，故得以在建筑材料、工业制品、日用品中均有广泛的应用。对于废旧塑料的处理中，特别是含氯塑料进行焚烧时，由于PVC的含氯量达50％以上，所以在焚烧中会释放大量的HCl气体和一些含氯毒性的污染物，对环境造成伤害。目前，很多塑料垃圾和其他固体垃圾的处理方式一样，主要采用的是填埋和焚烧的方式，未能及时得到合理处理的废旧塑料在堆积填埋的过程中会产生酸碱有机物，严重时还会溶解出垃圾中的重金属。热降解是一种裂解PVC技术，在一定条件或催化作用下，在无氧或者缺氧的状态下，物质被加热至350～900℃时转化为气体、焦炭和水，热解产生的HCl对热降解反应有催化作用。
[0004]废旧锂离子电池负极材料中不仅含有铜、石墨，还有较高含量的锂元素，通常情况下，废旧石墨中的锂元素含量为31mg/g。废旧石墨中的锂的存在形式主要为Li2CO3、Li2O、LiF、ROCO2Li、CH3OLi等，可将其划分为水溶性锂盐和非水溶性锂盐，其中一些组分可在去离子水中直接浸出，而另一些组分则镶嵌在石墨层中，需要采用酸与其反应，进而从石墨层间回收锂。一步水洗后的石墨负极中金属离子含量为0.1％～2％，灰分重量百分比为1～5％。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中废旧石墨负极的回收利用率低以及废旧PVC焚烧污染环境的问题，提供一种经济回收价值高且节能环保的石墨负极材料回收再利用的方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]提供一种石墨负极材料回收再利用的方法，包括以下步骤：
[0008]废旧石墨负极粉与PVC超细粉体的包覆；
[0009]包覆后废旧石墨粉的热处理，使金属元素与PVC热裂解产生的氯元素反应得到氯化金属盐；
[0010]废旧石墨粉的洗涤及金属离子浸出；
[0011]废旧石墨粉的回收热处理。
[0012]可选的，在进行“废旧石墨负极粉与PVC超细粉体的包覆”之前，对所述废旧石墨负极粉进行热处理，热处理温度为150℃～350℃，热处理时间为0.5～3h。
[0013]可选的，所述PVC超细粉体的粒径范围≤1μm。
[0014]可选的，包覆后废旧石墨粉中PVC超细粉体的质量占比为0.5～10wt％。
[0015]可选的，包覆后废旧石墨粉的热处理的加热升温速率为2～5℃/min，热处理温度为100～220℃，处理时间为20～120min。
[0016]可选的，包覆后废旧石墨粉在保护性气体中进行热处理，保护性气体为Ar、N2、Kr中的一种或多种。
[0017]可选的，所述废旧石墨粉洗涤浸出液中添加除杂剂去除杂质；所述除杂后的浸出液中添加锂离子沉淀剂富集金属元素。
[0018]可选的，所述除杂剂为Na2S、K2S、NaHS、H2S、BaS中的一种或多种。
[0019]可选的，所述锂离子沉淀剂为CO2、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3中的一种或多种
[0020]可选的，回收后的废旧石墨热处理所述保护性气体为Ar、N2、Kr中的一种或多种。
[0021]根据本专利技术提供的石墨负极材料回收再利用的方法，聚氯乙烯塑料初步热降解产生氯元素，氯元素与氧化热处理后的石墨融合包覆，在热环境下石墨负极中的锂等金属元素与聚氯乙烯热降解产生的氯元素发生反应，将石墨中的金属及金属盐杂质等转化为易溶及可溶性盐，再经水洗除杂得到碳酸锂，同时将石墨进行短时间的热处理，恢复其层状结构，再将热处理后的石墨进行研磨筛分，得到粒径均一的回收石墨产品；采用本专利技术的制备方法可实现对锂元素的回收，且回收效果好，同时也减少了酸的使用，减少废水的产生节约了成本；另外采用本专利技术提供的方法可以避免对废旧石墨长时间的高温煅烧，减少石墨损耗，回收周期短，经济效益高。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例2制备的半扣式电池充放电曲线图；
[0023]图2是本专利技术实施例提供的石墨负极材料回收再利用流程图。
具体实施方式
[0024]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，以下结合附图及实施例，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。
[0025]本专利技术实施例提供了一种石墨负极材料回收再利用的方法，包括以下步骤：
[0026]废旧石墨负极粉与PVC超细粉体的包覆；
[0027]包覆后废旧石墨粉的热处理，使金属元素与PVC热裂解产生的氯元素反应得到氯化金属盐；
[0028]废旧石墨粉的洗涤及金属离子浸出；
[0029]废旧石墨粉的回收热处理。
[0030]具体的，所述石墨负极材料回收再利用的方法，利用聚氯乙烯塑料初步热降解产生的氯元素与经氧化煅烧后的石墨融合包覆，在热环境下废旧石墨负极中的锂等金属元素与聚氯乙烯热降解产生的氯元素发生反应，将废旧石墨中的金属及金属盐杂质转化为易溶及可溶性盐，再经水洗浸出除杂得到碳酸锂，同时将石墨进行短时间的热处理，恢复其层状结构状态，有效的降低了回收损耗。
[0031]在本专利技术实施例中，在进行“废旧石墨负极粉与PVC超细粉体的包覆”之前，对所述废旧石墨负极粉进行热处理，热处理温度为150℃～350℃，热处理时间为0.5～3h。
[0032]所述煅烧温度为300℃，煅烧时间为1h，若长时间的高温煅烧会加剧石墨回收损耗。
[0033]在本专利技术实施例中，所述PVC超细粉体的粒径范围≤1μm。
[0034]所述PVC超细粉体中的小颗粒能够充分填充在废旧石墨负极粉空隙中，使包覆更为致密，有助于加热环境下废旧石墨负极粉中的锂等金属元素与聚氯乙烯热降解产生的氯元素充分反应。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨负极材料回收再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：废旧石墨负极粉与PVC超细粉体的包覆；包覆后废旧石墨粉的热处理，使金属元素与PVC热裂解产生的氯元素反应得到氯化金属盐；废旧石墨粉的洗涤及金属离子浸出；废旧石墨粉的回收热处理。2.根据权利要求1所述的一种石墨负极材料回收再利用的方法，其特征在于，在进行“废旧石墨负极粉与PVC超细粉体的包覆”之前，对所述废旧石墨负极粉进行热处理，热处理温度为150℃～350℃，热处理时间为0.5～3h。3.根据权利要求1所述的一种石墨负极材料回收再利用的方法，其特征在于，所述PVC超细粉体的粒径范围≤1μm。4.根据权利要求1所述的一种石墨负极材料回收再利用的方法，其特征在于，包覆后废旧石墨粉中PVC超细粉体的质量占比为0.5～10wt％。5.根据权利要求1所述的一种石墨负极材料回收再利用的方法，其特征在于，包覆后废旧石墨粉的热处理的加热升温速率为2～5℃/min，热处...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云鹏，张紫岩，
申请(专利权)人：珠海鹏亿渤能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：