[發明專利]失效方形鋰離子電池負極石墨材料的回收再利用方法

有效

• 申請號: 201510613426.9
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN105186059B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 朱曉輝;苗萌;張寶
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種失效方形鋰離子電池負極石墨材料的回收再利用方法。

背景技術

目前鋰離子電池行業已進入高速發展的階段，每年報廢的電池數不勝數。負極石墨材料的制造工藝具有反應能耗高、反應設備要求苛刻、生產周期長等特點，且石墨資源有限，會造成石墨材料供不應求的局面。因此，回收再利用石墨材料不僅可以避免石墨資源的浪費，還可以在一定程度上緩解市場上石墨材料供不應求的形勢。

為了使失效的方形鋰離子電池負極石墨材料實現資源循環利用，研究者們已經展開了大量的探索及研究，但是他們主要通過高溫焙燒法實現石墨的回收，但該法反應能耗較高、回收效率低且石墨性能較差。因此，有必要開發出一種新的途徑來回收再利用失效的方形鋰離子電池負極石墨材料，以實現石墨資源的循環利用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種失效方形鋰離子電池負極石墨材料的回收再利用方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是，失效方形鋰離子電池負極石墨材料的回收再利用方法，包括以下步驟：

(1)將失效的方形鋰離子電池完全放空電后剖解并得到失效方形鋰離子電池的負極極片；

(2)將步驟(1)得到的負極極片置于0.01mol/L稀鹽酸溶液中超聲溶解，待石墨片料從集流體上完全分離后停止超聲，取出集流體，然后經水洗滌、烘干后完成集流體的回收；此時剩余的石墨漿料經過濾、真空烘干，然后過篩分離增稠劑后獲得初次提純的石墨材料；

(3)將步驟(2)中初次提純的石墨材料置于水浴中的氧化劑溶液中進行超聲處理，除去石墨材料中的金屬化合物、氧化粘結劑并使石墨表面產生功能化基團，然后經離心、洗滌并真空烘干，過篩分離粘結劑后獲得二次提純的石墨材料；

(4)將步驟(3)所得到的二次提純的石墨材料浸漬于水浴中的還原性溶液中，調節體系的pH值為7～9，在20～35℃、氮氣氣氛中超聲反應30～60min，然后在氮氣氣氛中經熱處理對石墨材料進行修復，冷卻過篩后即可獲得電池級用的改性石墨粉料；還原性溶液為乙二胺或二乙烯三胺或肼的水溶液。

作為優選，步驟(2)中所述石墨材料選用的集流體是銅箔。

作為優選，步驟(2)中的超聲功率為40～100W。

作為優選，步驟(2)和(3)中，烘干石墨材料的設定溫度為50～80℃。

作為優選，步驟(3)中氧化劑溶液為硝酸、高氯酸或硝酸與高氯酸的混酸中的一種。

作為優選，步驟(3)中超聲反應的功率為30～50W，超聲反應溫度為25～45℃。

作為優選，步驟(4)中，采用pH值調節劑調節體系的pH值，所述pH值調節劑為0.1mol/L的NaOH溶液。

作為優選，步驟(4)中，所述超聲反應的功率為60～100W。

作為優選，步驟(4)中所述熱處理溫度為650～750℃，所述熱處理的反應時間為0.5～1h。

本發明的有益效果是：

與現有回收再利用方法相比，本發明采用二次超聲輔助酸化濕法回收失效的方形鋰離子電池負極石墨材料，具有反應能耗較低、回收高效等優點；通過超聲輔助原位生成具有表面修飾物的石墨，然后經高溫處理，冷卻過篩后即可獲得電池級用的改性石墨粉料，實現石墨材料的資源循環利用。該方法回收再利用負極材料的容量、倍率性能、首次充放電效率及循環壽命等電化學性能與電池級石墨的性能相當。

具體實施方式

實施例1

將失效的方形鋰離子電池完全放空電后剖解，所得到的負極極片置于0.01mol/L稀鹽酸溶液中超聲溶解，超聲功率為60W，待石墨片料從集流體上完全分離后停止超聲，取出集流體，然后經水洗滌、烘干后完成集流體的回收，此時剩余的石墨漿料經過濾、50℃下真空烘干，然后過篩分離增稠劑后獲得初次提純的石墨材料；所得的初次提純的石墨材料置于35℃的水浴中的氧化劑溶液中進行超聲處理，超聲功率為40W，然后經離心、洗滌并在50℃下真空烘干，過篩分離粘結劑后獲得二次提純的石墨材料；所得的二次提純的石墨材料浸漬于水浴中的還原性溶液中，用0.1mol/L的NaOH溶液調節體系的pH值為7，于25℃、氮氣氣氛中超聲反應30min，超聲功率為60W，然后在氮氣氣氛中經650℃的高溫處理，冷卻過篩后即可獲得電池級用的改性石墨I。

實施例2