[發明專利]濕法回收鋰離子電池負極材料的方法

有效

• 申請號: 201210017781.6
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102569941A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 屠遠;周全法;張鎖榮;王懷棟;朱炳龍;張仁俊;張碩
• 申請（專利權）人: 常州翔宇資源再生科技有限公司;江蘇技術師范學院
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00;C22B15/00
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 翁堅剛

技術領域

本發明涉及回收再利用技術領域，具體涉及一種鋰離子電池負極材料的濕法回收方法。

背景技術

鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。目前，中國鋰離子電池產量全球領先，約占20%左右；2009年，據資源再生協會統計，全國鋰離子電池產量近200萬只（約30萬噸），每年報廢量達2萬噸，其中，負極材料不少于6000噸；鋰離子電池的負極由大約90%的碳素材料、5%的乙炔黑及5%的有機粘結劑均勻混合，涂布于銅箔集流體上構成。

關于鋰離子電池負極材料的回收方法，中國專利文獻CN100440615C（申請號200610154458.8）公開了一種廢舊鋰離子電池的回收方法，其負極材料的回收方法是將分離出的負極浸入水中，一般銅箔和負極活性物質會自動分離，如果部分負極分離有困難，將水溫加熱至70～90℃分離銅箔和負極活性物質，銅箔回收后，負極活性物質干燥后燃燒處理。這種回收方法僅集中在銅的回收，將有利用價值的碳素材料焚燒處理，既浪費了資源亦對環境造成了影響；并且該專利文獻并未具體公開將銅箔與負極活性物質分離、銅箔的收集以及負極活性物質的收集烘干等操作步驟。

中國專利文獻CN100369317C（申請號200610037681.4）公開了一種廢舊鋰離子電池的資源化分離方法，把除去電解液的電池固體成分用極性有機溶劑處理，使所有的電池活性成分從集電體即銅箔和鋁箔上洗脫，并與隔膜、銅箔、鋁箔分離，過濾分離電極活性成分在粘結劑溶液中的懸濁液可以獲得電極活性成分和粘結劑的溶液，極性有機溶劑為N-甲基甲酰胺、四氫呋喃等中的一種；趁熱用布氏漏斗過濾使含有電極材料粉末的懸濁液與銅鋁箔分離；電極活性成分中含有石墨和鈷酸鋰，分離時直接使用灼燒法把石墨燒掉或者沉浮分離法；分離粘結劑時，向粘結劑溶液中添加一種低沸點、與粘結劑溶劑混溶但不溶解粘結劑的溶劑使粘結劑沉淀出來，過濾分離粘結劑后，使用蒸餾方法把該溶劑和粘結劑的溶劑分離開來。該方法將正極和負極材料一起處理，使得操作步驟較多；分離中使用大量有機溶劑洗脫，一來增加了環境負擔，二來對操作安全要求也較高；雖然有機溶劑可以循環使用，但有機溶劑每次使用后都要用蒸餾的方法將溶劑提純，這就增加了回收步驟與回收成本；另外，負極材料中的活性成分石墨若選擇灼燒法不能回收，若選擇沉浮法雖可將石墨與鈷酸鋰分離，但分離方法復雜，回收的石墨還需進一步處理才能回收使用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種回收的碳材料可以重新用于鋰離子電池負極生產的濕法回收鋰離子電池負極材料的方法。

實現本發明目的的技術方案是一種濕法回收鋰離子電池負極材料的方法，包括以下步驟：

①拆解負極材料，將破碎電池外殼所得到的成卷的鋰離子電池負極材料拆解展開成條狀覆碳銅箔。

②金屬銅的回收，將步驟①拆解所得的覆碳銅箔放入帶攪拌裝置的溫控水洗池中，向池中注入干凈的水至浸沒所有銅箔，加熱使池內水溫升至70℃～100℃，保持池內溫度在70℃～100℃之間并攪拌，待碳粉完全從銅箔上洗落后停止攪拌，將濕法分離后得到的不附著碳粉的銅箔從水洗池中取出，烘干打包而完成金屬銅的回收；此時溫控水洗池中的剩余物質是碳粉、粘結劑和水的固液混合體系。

③碳粉的回收，將步驟②溫控水洗池中的固液混合體系轉移至沉淀池中，靜置，分離得含有粘結劑的上清液和碳粉污泥；所得的碳粉污泥經中間處理后，抽入流化床干燥機中流化干燥，干燥后的碳粉顆粒由除塵器回收而完成碳粉的回收；所述的中間處理為先將碳粉污泥轉移至溫控水洗池中，然后加水、清洗和分離。

上述步驟③對碳粉污泥進行中間處理時，所述的加水是向池中注入清洗水至沒過碳粉污泥厚度的0.5～2倍；所述的清洗是對池中的用于清洗的水進行加熱使水溫升至并控制在70℃～100℃，再攪拌5min；所述分離是攪拌后靜置而使池中物料分為位于上層的清液和位于底部的碳粉污泥，再取出上層清液；分離后，對于池底的碳粉污泥再重復進行上述加水、清洗和分離的操作步驟2～3次，從而完成對碳粉污泥的中間處理。

上述步驟③清洗后的碳粉污泥進行流化干燥時，進風溫度為260℃～270℃。

更進一步地，本發明方法還包括步驟④上清液的凈化與循環利用，將步驟③中間處理時各次分離得到的上層清液集中，向回收的上清液中加入活性碳進行物理吸附凈化，過濾掉活性炭后即得到能循環使用的循環用中水。