【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废旧锂离子电池材料回收再利用领域，特别是指一种修复废旧锂离子电池负极石墨的方法及其应用。
技术介绍
1、锂离子电池显示出许多有吸引力的特性，使其适用于工业（大型电池组、电动汽车等）和便携式（手机、笔记本电脑、平板电脑等）应用。这些应用需要锂离子电池具有高能量密度、长存储寿命、可忽略的自放电以及无记忆效应。尽管锂离子电池具有众多吸引人的特性和适用性，但其缺点是其使用寿命相对较短，通常低于1000次循环，特别是在严格的操作条件下，例如高温、快速充电/放电等。这些电池的使用寿命有限，加上消费者需求的快速增长，预计将导致废锂离子电池数量急剧增加。据估计，到2030年，将生产和废弃超过100 万个各种尺寸的锂离子电池，随后到2040年将达到190万个。
2、回收废弃的锂离子电池是获取大量原材料的重要途径，这些原材料在锂离子电池应用中具有重要价值。然而，大量存在的废旧锂离子电池急需一种新技术，以实现对所有成分的有效回收利用，尤其是对石墨的回收。然而，迄今为止，石墨在很大程度上被忽视了。
3、石墨是一种碳基材料，具有出色的导电性和导热性。废弃石墨的有效回收和再循环面临多种挑战之一是获取高质量的最终回收材料，这是确保其未来可重复使用性所需的先决条件。在废弃石墨的负极材料中，保持其结晶度和层状结构非常关键。然而，不幸的是，废弃锂离子电池中的石墨颗粒可能会发生降解，包括化学、表面和形态变化。这种退化的程度很大程度上取决于电池的使用情况，包括锂离子电池在回收之前经历的充电/放电循环次数。一些报告表明，再生石墨的质
4、如今，许多学者开始关注废弃锂电池石墨回收的问题，研究了许多方法将锂电池中的废弃石墨与铜箔分离。有机溶剂法是将铜负极片浸泡在有机溶剂中，以溶解各种不需要的有机材料，包括粘合剂，从而促进石墨与铜箔的分离。用于该方法的典型溶剂是n-甲基吡咯烷酮(nmp)、碳酸二甲酯(dmc)、二甲基甲酰胺(dmf)和二甲基乙酰胺(dmac)，由于它们的极性，使它们特别适合溶解极性粘合剂。热处理是另一种流行且广泛使用的方法，能够消除石墨阳极中的pvdf粘合剂，从而将废旧石墨与铜箔分离。例如，jiang等人（jiang g,zhang y, meng q, et al. acs sustainable chemistry&engineering, 2020, 8(49):18138-47）氩气中400℃下加热铜基阳极1h后成功分离了废旧石墨。此外，cao等人（cao n,zhang y, chen l, et al. journal of power sources, 2021, 483: 229163）利用电解将废旧石墨与铜基材分离，经过约25min的优化电解条件后，石墨与铜箔完全分离。不幸的是，上述方法存在有环境污染、效率低、能耗大等问题，同时，这些方法主要针对于废旧石墨与铜箔的分离，没有考虑到后续的修复问题，如何进行石墨铜箔分离与修复一体化的研究仍不成熟。
技术实现思路
1、针对现有技术处理负极石墨与铜箔分离造成的环境污染大、效率低，回收石墨电化学性能差的技术问题，本专利技术提出了一种修复废旧锂离子电池负极石墨的方法及其应用。该方法通过破碎、筛分、包覆、热处理、球磨等步骤，再生制备了电化学性能优异的石墨负极材料。该方法操作简单，生产效能高，环境友好，易于工业化生产。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，步骤如下：
4、（1）将废旧锂电池的负极铜箔放入破碎机中破碎，得到破碎粉末；
5、（2）对步骤（1）中的破碎粉末进行筛分，得到筛上产物铜箔与筛下产物石墨；
6、（3）对步骤（2）中的筛下产物石墨进行精细筛分，得到筛上产物大颗粒石墨和筛下产物小颗粒石墨；
7、（4） 将步骤（3）中的筛上产物大颗粒石墨浸泡在去离子水中超声清洗，过滤后在烘箱中烘干；
8、（5）将酚醛树脂溶于乙醇中，加入步骤（4）中的烘干产物进行包覆，超声使其分散，通过沙浴加热搅拌至干燥；
9、（6）将步骤（5）中的烘干产物放入高温炉中，在惰性气体氛围中，进行碳化与石墨化相结合的高温焙烧；
10、（7） 将步骤（6）中的高温焙烧产物进行球磨，得到再生石墨产品。
11、优选的，所述步骤（1）中破碎的时间5-10min。
12、优选的，所述步骤（2）中筛分使用的筛网目数为200-300目。
13、优选的，所述步骤（3）中筛分使用的筛网目数为400-500目。
14、优选的，所述步骤（4）中超声清洗的时间为10-30min，烘干的温度为60-100℃；
15、优选的，所述步骤（5）中烘干后产物、乙醇和酚醛树脂的质量比为1：（3-10）：（0.05-0.1），超声时间为5-10min，沙浴干燥温度为60-80℃。
16、优选的，所述步骤（5）中烘干后产物、乙醇和酚醛树脂的质量比为1：5：（0.05-0.1）。
17、优选的，所述步骤（6）中焙烧具体步骤为：以10-20℃/min的升温速率升温至900℃，保温1-5h，而后再以10-20℃/min的升温速率升温至2600-3000℃，保温4-10h。
18、优选的，所述步骤（7）中球磨是指以300-400rmp的转数球磨5-10min。
19、上述的制备方法制备的再生石墨。
20、上述的再生石墨在锂离子电池中的应用。
21、本专利技术产生的有益效果是：
22、（1）本专利技术通过一段破碎两段筛分和超声水洗处理，快速分离了负极废料中的铜箔与石墨，并筛选出了大颗粒石墨，与酸浸相比更加安全、简便；随后，使用酚醛树脂包覆后，通过将碳化与高温石墨化流程结合的工艺，使得修复后的石墨层状结构更为明显，提高了回收石墨的电化学性能。在0.2c下，再生石墨的放电容量为343mah/g，首次库伦效率为92.87%。
23、（2）与以往不同的是，本申请通过将球磨流程延后，增加了回收石墨颗粒的均匀性、分散性，提高了回收石墨的电化学性能。与先球磨后包覆相比，本申请制备的再生石墨在0.2c条件下的放电容量增大了18mah/g，首次库伦效率增加了1.49%。
24、（3）回收体系完整，将石墨铜箔分离与修复一体化，实现了负极石墨高效回收利用，并且热处理过程中将碳化与石墨化结合，降低了功耗，回收修复的石墨具有电池级性能，易于工业化生产。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，所述步骤（1）中破碎的时间为5-10min。
3.根据权利要求2所述的修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，所述步骤（2）中一次筛分的筛网目数为200-300目；精细筛分的筛网目数为为400-500目。
4.根据权利要求3所述的修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，所述步骤（3）中超声清洗的时间为5-30min；烘干的温度为60-100℃。
5.根据权利要求4所述的修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，所述步骤（3）中酚醛树脂包覆处理的过程为：将酚醛树脂溶于乙醇中，加入烘干后的产物，超声分散，通过沙浴加热搅拌至干燥。
6.根据权利要求5所述的修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，所述烘干后产物、乙醇和酚醛树脂的质量比为1：（3-10）：（0.05-0.1），超声时间为5-10min，沙浴干燥温度为60-80℃。
7.根据权利要求5所述的修复废旧
8.根据权利要求7所述的修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，所述步骤（4）中球磨的转速为300-400rmp，时间为5-10min。
9.权利要求1所述的制备方法制备的再生石墨。
10.权利要求9所述的再生石墨在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，所述步骤（1）中破碎的时间为5-10min。
3.根据权利要求2所述的修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，所述步骤（2）中一次筛分的筛网目数为200-300目；精细筛分的筛网目数为为400-500目。
4.根据权利要求3所述的修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，所述步骤（3）中超声清洗的时间为5-30min；烘干的温度为60-100℃。
5.根据权利要求4所述的修复废旧锂离子电池负极石墨的方法，其特征在于，所述步骤（3）中酚醛树脂包覆处理的过程为：将酚醛树脂溶于乙醇中，加入烘干后的产物，超声分散，通过沙浴加热搅拌至干燥。
6.根据权...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。