一种锂离子电池石墨负极材料生产用尾气处理方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池石墨负极材料生产用尾气处理方法，冷凝吸收技术主要是利用某些物质在高温下为气态，低温下(≤150℃)凝固成液态或固态的特性，在尾气排出的通道中让气体通过冷凝器，对可冷凝物质进行收集处理的技术，目前该技术大量的运用在工业尾气处理中，如石油炼化的过程中，就是采用冷凝技术对石油组分进行逐级分离的，采用特殊的螺旋冷凝装置，其热交换时间长，冷凝效果好，对金属单质等进行冷凝收集，并采用两套装置并联安装，可实现在线清理；采用高效粉尘过滤，根据原料的粒度选择一定孔径的滤网，对碳粉层和杂质颗粒物进行过滤收集，并采用两套装置并联安装，可实现在线清理。实现在线清理。实现在线清理。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池石墨负极材料生产用尾气处理方法


[0001]本专利技术涉及尾气处理
，具体为一种锂离子电池石墨负极材料生产用尾气处理方法。

技术介绍

[0002]中国是石墨大国，石墨储量占世界的60％，年产量占世界的70％。近年来，围绕新能源的研究和生产已经成为国内外研究的热区，而石墨无疑是新能源领域备受重视的材料之一，随着石墨的应用领域被不断开发，对石墨纯度指标的要求日益提高。现在行业内普遍采用传统的艾奇逊法对石墨粉进行纯化处理，从实际生产应用来看，纯化尾气中主要含有大量的炭微粉、金属杂质、纯化气体和反应物，连续式石墨热化学提纯工艺的推广必须首先解决尾气处理的技术难题，本方案将提出一种锂离子电池石墨负极材料生产用尾气处理方法。

技术实现思路

[0003]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种锂离子电池石墨负极材料生产用尾气处理方法，
[0004]S1：冷凝吸收技术主要是利用某些物质在高温下为气态，低温下(≤150℃)凝固成液态或固态的特性，在尾气排出的通道中让气体通过冷凝器，对可冷凝物质进行收集处理的技术，目前该技术大量的运用在工业尾气处理中，如石油炼化的过程中，就是采用冷凝技术对石油组分进行逐级分离的；
[0005]S2：喷淋吸收技术是利用喷淋物理液将尾气组分溶解或化学反应来实现尾气成分的处理，溶解吸收法主要处理能在喷淋液中溶解的一种或多种尾气成分，属于物理过程；
[0006]S3：适用于在水中溶解度比较大的有害气体和蒸气，一般吸收效率较低，所需时间长，喷淋液中也可加入化学物质，用来与尾气的特定成分进行化学反应，进而实现吸收处理，属于化学过程，化学吸收效率较高，是目前广泛应用的有害尾气处理方法；
[0007]S4：热处理的时间和温度是高质量和高产率回收废锂离子电池负极石墨的关键，高温除去有机物的同时也会使石墨氧化，石墨周围出现许多含氧官能团且石墨表面越来越粗糙，热处理时温度越高，这种现象越明显，石墨的损失率越高，石墨的损失率不仅与热处理温度有关，还与热处理时间有关，时间越长，石墨损失越大；
[0008]S5：通过单体电池绝热过充电条件下触发热失控的实验发现，各个倍率条件下的过充电均会导致电池发生热失控，而且随着倍率的增大，失控时间越短，起始热失控温度逐渐降低，电池的温度变化率升高的越快，但是电池失控的最高失控温度、最高温度变化率呈现出中心高，两边低的规律，而失控前电压值呈现出中心低，两边高的分布趋势；
[0009]S6：过滤分离技术是利用旋风、布袋、雾化液或静电装置来实现对尾气中的粉尘成分进行分离处理的技术，石墨热化学提纯的过程较为复杂，需要综合考虑尾气各组分，灵活的对各种处理技术进行组合匹配，以实现对热化学提纯尾气的高效率处理；
[0010]S7：通过热解过程除去废锂离子电极材料表面的有机物和黏结剂，以提高废锂离子电池正负极材料浮选分离效率，由于再生石墨保持石墨原有的晶格，可以作为石墨烯原料，利用再生石墨制备石墨烯，先将再生石墨用P2O5、K2S2O8和浓H2SO4处理，然后再将产物用浓H2SO4、KMnO4和H2O2处理，重复3至4次，生成含氧石墨产品。
[0011]优选的，所述石墨中的杂质在高温条件甚至在通入氯气的情况下，会发生一系列的化学反应，转化成可挥发的气态物质，从石墨中分离出来进入尾气系统，从而实现初级石墨的热化学提纯，实现高纯的目的，部分金属被碳还原后以单质形态挥发出来，当提纯温度超过2800℃，大部分金属被碳还原后以单质形态从产品中挥发出来，随载气(Ar)进入到尾气处理系统中。
[0012]优选的，所述浓硫酸微膨微晶石墨具有较为优良的性能，其在0.2C的电流密度下的循环比容量可达385mAh/g，在1.6C下可达326mAh/g，相比微晶石墨原料均有了大幅提高，其首次库伦效率也得到了提升，并避免了体积比容量因为膨胀而过多的损失。
[0013]优选的，所述热处理温度对于负极材料的性能也有着比较明显的影响，在脱插温度较低或过高时，微膨石墨负极材料的性能均较低；温度过低时，插层剂不能从石墨基体中脱出，因而性能较低，而脱插温度较高时，插层剂的脱插过于剧烈，在温度过高时，插层剂的脱插过于剧烈，也会存在负面的效果。
[0014]优选的，所述再生石墨直接作为还原剂具有简单高效的优势，且对负极石墨的要求低，再生石墨制备成吸附剂时，要求石墨结构不被破坏，保持其吸附性能，由于锂离子电池石墨负极在长期充放电循环过程中，石墨层间距增大，范德华力减弱，使得再生石墨更容易剥离为石墨烯，有利于将废锂离子电池石墨负极材料转化为高附加值的产品。
[0015]优选的，所述当锂离子电池在使用寿命即将达到终端时，废锂离子电池在进行物理法或化学法回收前需要进行预处理，以达到初步分离的目的，干燥破碎法具有选择性破碎的特点，隔膜、铝箔、铜箔和塑料等主要存在于粗颗粒中，而细颗粒主要由石墨和LiCoO2构成，富集的细组分杂质少、结构疏松，为后续回收创造了有利条件。
[0016]优选的，所述部分杂质氧化物与氯气反应，生成低沸点的氯化物，尾气中除了含有以上反应产生的大量气态反应物外，还含有碳微粉和未充分反应的纯化气体Cl2，为连续式石墨热化学提纯工艺配套的尾气处理系统必须充分考虑尾气成分的复杂性。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术采用特殊的螺旋冷凝装置，其热交换时间长，冷凝效果好，对金属单质等进行冷凝收集，并采用两套装置并联安装，可实现在线清理；
[0019]采用高效粉尘过滤，根据原料的粒度选择一定孔径的滤网，对碳粉层和杂质颗粒物进行过滤收集，并采用两套装置并联安装，可实现在线清理；
[0020]采用液体雾化喷淋，对于未完全过滤的细微粉尘，进行喷淋吸附；
[0021]采用NaOH等碱性溶液做喷淋吸收剂，可以高效率的与酸性气体、酸性强氧化性气体和酸性氯化物发生化学反应，实现尾气吸收处理，并安装有在线pH值检测和报警，可实现在线添加碱液并排出中和产物。
附图说明
[0022]图1为本专利技术锂离子电池废气处理工艺流程示意图；
[0023]图2为本专利技术化学法回收负极石墨材料工艺流程图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]请参阅图1
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2，本专利技术提供一种技术方案：一种锂离子电池石墨负极材料生产用尾气处理方法，
[0026]S1：冷凝吸收技术主要是利用某些物质在高温下为气态，低温下(≤150℃)凝固成液态或固态的特性，在尾气排出的通道中让气体通过冷凝器，对可冷凝物质进行收集处理的技术，目前该技术大量的运用在工业尾气处理中，如石油炼化的过程中，就是采用冷凝技术对石本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池石墨负极材料生产用尾气处理方法，其特征在于：S1：冷凝吸收技术主要是利用某些物质在高温下为气态，低温下(≤150℃)凝固成液态或固态的特性，在尾气排出的通道中让气体通过冷凝器，对可冷凝物质进行收集处理的技术，目前该技术大量的运用在工业尾气处理中，如石油炼化的过程中，就是采用冷凝技术对石油组分进行逐级分离的；S2：喷淋吸收技术是利用喷淋物理液将尾气组分溶解或化学反应来实现尾气成分的处理，溶解吸收法主要处理能在喷淋液中溶解的一种或多种尾气成分，属于物理过程；S3：适用于在水中溶解度比较大的有害气体和蒸气，一般吸收效率较低，所需时间长，喷淋液中也可加入化学物质，用来与尾气的特定成分进行化学反应，进而实现吸收处理，属于化学过程，化学吸收效率较高，是目前广泛应用的有害尾气处理方法；S4：热处理的时间和温度是高质量和高产率回收废锂离子电池负极石墨的关键，高温除去有机物的同时也会使石墨氧化，石墨周围出现许多含氧官能团且石墨表面越来越粗糙，热处理时温度越高，这种现象越明显，石墨的损失率越高，石墨的损失率不仅与热处理温度有关，还与热处理时间有关，时间越长，石墨损失越大；S5：通过单体电池绝热过充电条件下触发热失控的实验发现，各个倍率条件下的过充电均会导致电池发生热失控，而且随着倍率的增大，失控时间越短,起始热失控温度逐渐降低，电池的温度变化率升高的越快，但是电池失控的最高失控温度、最高温度变化率呈现出中心高，两边低的规律，而失控前电压值呈现出中心低，两边高的分布趋势；S6：过滤分离技术是利用旋风、布袋、雾化液或静电装置来实现对尾气中的粉尘成分进行分离处理的技术，石墨热化学提纯的过程较为复杂，需要综合考虑尾气各组分，灵活的对各种处理技术进行组合匹配，以实现对热化学提纯尾气的高效率处理；S7：通过热解过程除去废锂离子电极材料表面的有机物和黏结剂，以提高废锂离子电池正负极材料浮选分离效率，由于再生石墨保持石墨原有的晶格，可以作为石墨烯原料，利用再生石墨制备石墨烯，先将再生石墨用P2O5、K2S2O8和浓H2SO4处理，然后再将产物用浓H2SO4、KMnO4和H2O2处理，重复3至4次，生成含氧石墨产品。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池石墨负极材料生产用尾气处理方法，其特征在于：所述石墨中的杂质在高温条件甚至在通入氯气的情况下，会发生一系列的化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乃忠，肖伟，肖汉波，
申请(专利权)人：贵州新创硅基新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：