一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺制造技术

本申请提出了一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺，涉及废旧锂电池回收技术领域。回收再生工艺包括以下步骤：将废旧锂电池进行充分放电，放电后拆解得到石墨负极材料；将石墨作为阳极，惰性材料作为阴极置于电解液中，通电电解，对石墨进行初步回收；将初步回收后的石墨进行高温热处理，进行除杂处理；将除杂后的石墨与柠檬酸混合并煅烧，得到再生后的负极材料石墨。本申请通过对废旧锂电池进行预处理(放电、拆解)、电解除粘结剂、热处理除杂以及柠檬酸包覆再生步骤，对废旧锂电池的负极材料石墨进行回收和再生，整个工艺中石墨的回收率高于94％，且再生效果好，可以再循环利用，减少资源的浪费。少资源的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺


[0001]本申请涉及废旧锂电池回收
，具体而言，涉及一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺。

技术介绍

[0002]由于现代社会高速发展期间对清洁能源的需求，能源市场对可充电锂离子电池的需求不断增长，锂离子电池的使用寿命一般为2
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3年左右，而产生大量的废旧锂离子电池，对资源、环境和人类都产生了不可逆的影响。近年来废旧锂离子正极回收受到广泛的关注，而负极多被扔弃，如果能将这些废旧锂离子电池负极回收利用，可以减轻环境的负担，给社会带来巨大的经济效应。
[0003]锂离子电池与传统的铅酸或镍镉电池相比，对环境和人体的危害大大降低，但是由于大规模的使用，仍然存在一些环境污染和人体危害问题。一般情况下，锂离子电池的负极由铜箔、石墨、导电剂、增稠剂和粘结剂组成，负极占整个电池的30％以上，其中一半以上是石墨。石墨粉是一种重要的非金属矿产资源，可用于润滑剂、电池、耐火材料、导热材料、耐腐蚀器皿等多种用途。另据报道，对高等级石墨的需求以每年10
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12％的速度增长。总之，随着废锂基电池数量的急剧增加，回收再利用负极材料也能带来可观的经济效益。
[0004]目前，废旧锂电池回收方法主要有湿法工艺和火法工艺两种，湿法以其条件温和、能耗小等优点成为主要回收方案。湿法工艺关键在于浸出环节，废旧锂电池正极材料的湿法浸出主要是酸浸方案。但现有湿法回收方案存在湿法浸出环节需使用还原性化学试剂，溶剂毒性大，试剂易分解，化学试剂成本高等不足。
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技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺，该工艺不产生废气废水，且石墨回收率高、再生效果好。
[0006]为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案：
[0007]本申请提供一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺，包括以下步骤：
[0008]S1、将废旧锂电池进行充分放电，放电后拆解得到石墨负极材料；
[0009]S2、将石墨作为阳极，惰性材料作为阴极置于电解液中，通电电解，对石墨进行初步回收；
[0010]S3、将初步回收后的石墨进行高温热处理，进行除杂处理；
[0011]S4、将除杂后的石墨与柠檬酸混合并煅烧，得到再生后的负极材料石墨。
[0012]相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：
[0013]本申请通过对废旧锂电池进行预处理(放电、拆解)、电解除粘结剂、热处理除杂以及柠檬酸包覆再生步骤，对废旧锂电池的负极材料石墨进行回收和再生，整个工艺中石墨的回收率高于94％，且再生效果好，可以再循环利用，减少资源的浪费。
[0014]本申请采用电解的方式对拆解后的石墨负极材料进行处理，在电解过程中可以使
铜箔和粘结剂从石墨表面脱离，另外，也可以将石墨中残留的锂留在电解液中，最终得到纯度较好的石墨。采用该步骤解决了传统煅烧方式能耗大、产生有害气体的缺点，以及溶剂处理方法中溶剂毒性大、成本高的缺点。
[0015]本申请在电解步骤后采用高温热处理的方式对石墨进行除杂，一方面该高温热处理方法可以将石墨表面残留的粘结剂进行分解和挥发，另一方面可以除去上步骤石墨表面的电解液。
[0016]本申请最后采用柠檬酸在高温煅烧的条件下对石墨进行包覆改性，可以修复石墨表面的裂纹，改善石墨在多次充放电后产生的晶格间距增大而形成的空腔，增加石墨片之间的层间力，提高石墨的电化学性能，起到再生的效果。
具体实施方式
[0017]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本申请。
[0019]一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺，包括以下步骤：
[0020]S1、将废旧锂电池进行充分放电，放电后拆解得到石墨板负极材料；
[0021]S2、将石墨板作为阳极，惰性材料作为阴极置于电解液中，通电电解，对石墨进行初步回收；
[0022]S3、将初步回收后的石墨进行高温热处理，进行除杂处理；
[0023]S4、将除杂后的石墨与柠檬酸混合并煅烧，得到再生后的负极材料石墨。
[0024]本申请通过对废旧锂电池进行预处理(放电、拆解)、电解除粘结剂、热处理除杂以及柠檬酸包覆再生步骤，对废旧锂电池的负极材料石墨进行回收和再生，整个工艺中石墨的回收率高于94％，且再生效果好，可以再循环利用，减少资源的浪费。
[0025]本申请采用电解的方式对拆解后的石墨负极材料进行处理，在电解过程中可以使铜箔和粘结剂从石墨表面脱离，另外，也可以将石墨中残留的锂留在电解液中，最终得到纯度较好的石墨。采用该步骤解决了传统煅烧方式能耗大、产生有害气体的缺点，以及溶剂处理方法毒性大、成本高的缺点。
[0026]本申请在电解步骤后采用高温热处理的方式对石墨进行除杂，一方面该高温热处理方法可以将石墨表面残留的粘结剂进行分解和挥发，另一方面可以除去上步骤石墨表面的电解液。
[0027]本申请最后采用柠檬酸在高温煅烧的条件下对石墨进行包覆改性，可以修复石墨表面的裂纹，改善石墨在多次充放电后产生的晶格间距增大而形成的空腔，增加石墨片之间的层间力，提高石墨的电化学性能，起到再生的效果。
[0028]在本申请的一些实施例中，S1步骤中充分放电具体是将废旧锂电池置于氯化盐溶液中放电24
‑
48h。
[0029]在本申请的一些实施例中，S1步骤中拆解步骤包括对废旧锂电池进行机械破碎和
电磁分选。
[0030]在本申请的一些实施例中，S2步骤中电解液采用浓度1.2
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1.5g/L的硫酸钠溶液，所述电解的电压为25
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30V，电解时间为30
‑
50min。
[0031]在本申请的一些实施例中，S3步骤中高温热处理具体为在400
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450℃下煅烧10
‑
30min。
[0032]在本申请的一些实施例中，S4步骤中石墨与柠檬酸的质量比为(2
‑
5)：1。
[0033]在本申请的一些实施例中，石墨和柠檬酸的混合采用研磨混合，研磨粒度过200
‑
300目。
[0034]在本申请的一些实施例中，S4步骤中的煅烧温度为800
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850℃，煅烧时间为60
‑
90min。
[0035]以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
[0036]实施例1
[0037]一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺，包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、将废旧锂电池进行充分放电，放电后拆解得到石墨负极材料；S2、将石墨作为阳极，惰性材料作为阴极置于电解液中，通电电解，对石墨进行初步回收；S3、将初步回收后的石墨进行高温热处理，进行除杂处理；S4、将除杂后的石墨与柠檬酸混合并煅烧，得到再生后的负极材料石墨。2.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺，其特征在于，所述步骤S1中充分放电具体是将废旧锂电池置于氯化盐溶液中放电24
‑
48h。3.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺，其特征在于，所述S1步骤中拆解步骤包括对废旧锂电池进行机械破碎和电磁分选。4.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池的负极材料的回收再生工艺，其特征在于，所述S2步骤中电解液采用浓度1.2
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1.5g/L的硫酸钠溶液，所述电解的电压为25<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启发，王学东，王海洋，陈凤丽，吴昌，
申请(专利权)人：河北程睿环保集团有限公司，
类型：发明
国别省市：