[發明專利]一種廢舊鋰離子動力電池負極材料的回收再利用方法

有效

• 申請號: 201610043725.8
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105552469B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 上官恩波;韓光鑫;段玉賓
• 申請（專利權）人: 河南環宇賽爾新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司41107
• 代理人: 路寬

技術領域

本發明屬于廢舊鋰離子電池材料的回收技術領域，具體涉及一種廢舊鋰離子動力電池負極材料的回收再利用方法。

背景技術

近些年來，得益于我國政府不斷的政策扶持，社會大眾環保意識的逐步加強，以及國內一批高校，科研單位及企業在動力電池，電池管理系統等方面的研發方面的持續努力，我國的電動汽車市場得到了快速發展。隨著新能源車的快速產業化，其銷量將突飛猛進，而鋰離子動力電池的保有量也將會隨之呈幾何級數增長。而與此同時，廢舊鋰離子動力電池的環境污染問題和合理資源化回收利用的問題成為當前乃至今后國內外普遍關注和亟待解決的難題。該問題的解決不僅有利于環境的保護，更有利于資源的循環利用，具有重大的現實意義。

近些年來，國內外對于廢舊電池中的電極材料回收處理的研究越來越多。然而，由于石墨負極材料回收價值相對較低，對于負極片的回收利用一般主要側重于有色金屬銅箔的回收。目前對于負極活性物質（石墨）的回收工藝，主要是通過將廢舊負極材料在空氣中高溫煅燒的方法來修復使用，該方法很難實現負極材料的電化學活性的完全再次修復，循環性能較差。公告號為CN101710632B的專利公開了一種廢舊鋰離子電池陽極材料石墨的回收及修復方法，該方法采用醋酸纖維作為表面修飾劑對石墨在高溫條件下進行表面修飾，從而對石墨負極完成修復。該方法實現了對石墨負極的修復處理，但是該方法工序相對復雜繁瑣，需要專門高溫除去乙炔黑和多余有機物，得到修復的石墨負極的性能一般。公開號為CN101638316A的專利公開了一種鋰離子電池石墨負極再生的方法，該方法通過將石墨負極在N-甲基吡咯烷酮溶劑或溶液在微波輻照下進行處理，實現石墨負極的修復再生。該方法相對簡單，但由于要用到有機溶劑，會造成樣品回收成本偏高，且石墨材料的性能修復效果一般。 因此，開發新的鋰離子電池石墨負極活性物質回收再生技術并進一步提高石墨負極的性能尤為重要，不僅可以節約資源，降低成本，而且可以保護環境。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種廢舊鋰離子動力電池負極材料的回收再利用方法，該方法工藝簡單，不僅可以修復負極電性能，而且可以進一步提高負極材料的性能，以實現負極材料的電性能修復和提高，實現該材料的再次利用，有效減少資源消耗，降低電池使用成本。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種廢舊鋰離子動力電池負極材料的回收再利用方法，其特征在于具體步驟為：

（1）浸泡預處理，將從廢舊鋰離子電池中分離出來的負極片依次在摩爾濃度為0.1-1mol/L的堿液中浸泡10-60分鐘，摩爾濃度為0.1-0.5mol/L的稀酸液中浸泡10-60分鐘，去離子水中漂洗10-60分鐘；

（2）預煅燒分離，將浸泡預處理后的負極片在空氣氣氛中300-450℃高溫條件下煅燒1-4小時，使負極活性物質與銅箔分離，干燥，研磨，篩分后得到負極活性物質，廢舊銅箔直接回收；

（3）飽和鐵鹽溶液混合處理，將可溶性鐵鹽溶于去離子水中配制成飽和鐵鹽溶液，并將飽和鐵鹽溶液以噴霧的方式加入到步驟（2）得到的負極活性物質中，攪拌混合均勻，其中可溶性鐵鹽與負極活性物質的質量比為0.05-0.6:1；

（4）二次煅燒處理，將步驟（3）得到的混合物在惰性氣氛下經過450-700℃高溫處理1-4小時，冷卻后粉碎，篩分得到電池級的再生負極材料。

進一步限定，步驟（1）中所述的堿液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氫氧化鋰溶液中的一種或多種。

進一步限定，步驟（1）中所述的稀酸液為硫酸、硝酸或鹽酸。

進一步限定，步驟（2）中所述的負極活性物質的主要成分為天然石墨、人造石墨或中間相碳微球中的一種或多種。

進一步限定，步驟（3）中所述的可溶性鐵鹽為硝酸鐵、硫酸亞鐵、醋酸亞鐵、硫酸亞鐵銨或氯化亞鐵中的一種或多種。

進一步限定，步驟（4）中所述的惰性氣氛為氮氣、氬氣或氦氣。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：本發明工藝簡單，易于大規模工業化生產，工藝環保，材料回收成本低，回收率高，性能優異。本發明回收再生的負極材料由于飽和鐵鹽分解后形成的氧化物等物質的表面改性，修復了負極材料表面由于長時間循環使用形成的粉化裂隙，使得該負極材料具有優異的電化學活性和循環可逆性，0.2C放電容量達到380mAh/g以上，50次循環后容量保持率為97.0%以上。

具體實施方式