[發(fā)明專利]一種從鋰離子電池負(fù)極中回收石墨制備電芬頓陰極的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711406613.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108123186B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙赫;曹志欽;曹宏斌;孫峙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
• 主分類號(hào): H01M10/54
• 分類號(hào): H01M10/54
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種從鋰離子電池負(fù)極中回收石墨制備電芬頓陰極的方法。所述方法包括以下步驟：(1)取得鋰離子電池負(fù)極片；(2)對(duì)步驟(1)所述負(fù)極片進(jìn)行超聲剝離處理，并收集得到剝離的石墨粉末；(3)對(duì)步驟(2)中所述剝離的石墨粉末進(jìn)行浸出處理，過(guò)濾收集濾渣得到處理后的石墨粉末；(4)將步驟(3)中所述處理后的石墨粉末制備成電極漿料，攪拌，復(fù)合到基礎(chǔ)電極上得到電芬頓陰極。本發(fā)明制備的電芬頓陰極在處理污染物時(shí)具有較高的過(guò)氧化氫產(chǎn)率，能高效的降解污染物。本發(fā)明提供的方法既能緩解環(huán)境污染，又實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。本發(fā)明可使石墨的回收純度高達(dá)99％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種從鋰離子電池負(fù)極中回收石墨制備電芬頓陰極的方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因其具有的高能量密度，循環(huán)壽命長(zhǎng)，無(wú)記憶效應(yīng)等特點(diǎn)自其商業(yè)化以來(lái)在電子電器動(dòng)力汽車等多個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。隨著市場(chǎng)的發(fā)展，鋰離子電池的產(chǎn)量逐年增加。隨著車輛的發(fā)展，鋰離子電池的需求量將達(dá)到221美元到2024年。鋰電池的平均使用壽命僅有3～5年，且在鋰電池的生產(chǎn)過(guò)程中，因生產(chǎn)工序失誤導(dǎo)致不合格的廢棄電池出現(xiàn)，不合格率約生產(chǎn)總量的10％～20％，所以鋰電池用量增加，未來(lái)會(huì)廢舊鋰離子電池總量也將大幅度增加。據(jù)估計(jì)，到2020年，中國(guó)將會(huì)產(chǎn)生100萬(wàn)噸廢舊鋰離子電池。報(bào)廢后的鋰電池如果沒(méi)有得到合理的處置，其所含的重金屬將會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康構(gòu)成一定的污染威脅。與此同時(shí)，廢舊鋰電池中含有貴金屬和石墨均是價(jià)值很高的資源，無(wú)論從綠色環(huán)保還是經(jīng)濟(jì)效益等角度考慮，都應(yīng)該對(duì)廢舊鋰離子電池進(jìn)行資源化回收。如專利CN106328927A公開(kāi)一種鋰離子電池正極材料回收方法，通過(guò)高溫煅燒使得活性粉末與鋁箔分離，并通過(guò)加入氫氧化鈉和碳酸鈉選擇性回收鋰和其他金屬，煅燒得到的金屬混合物的前驅(qū)體，最終得到回收后的三元正極材料。專利CN104868190A公開(kāi)了一種新型金屬閉環(huán)循環(huán)回收鋰離子電池正極材料的方法，包括將電極廢料與還原性酸反應(yīng)，之后固液分離實(shí)現(xiàn)金屬回收的短流程回收工藝。專利CN105098281A公開(kāi)了一種通過(guò)將電極片浸泡在硝酸鋰和氫氧化鋰的溶液中攪拌去除粘結(jié)劑，再焙燒過(guò)濾出的粉末從而回復(fù)正極材料的晶體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)97％的金屬回收。

然而目前，對(duì)廢舊鋰離子電池的回收處理研究主要集中在正極材料，而對(duì)負(fù)極材料的資源化利用卻鮮少報(bào)道。若未經(jīng)過(guò)處理便排放到環(huán)境中，不僅造成了資源的浪費(fèi)，還會(huì)造成環(huán)境污染。因此對(duì)廢舊負(fù)極物資實(shí)現(xiàn)回收利用達(dá)成了人們的共識(shí)。石墨作為負(fù)極的主要組成部分(80-85％)因其純度較高結(jié)晶度較好穩(wěn)定碳結(jié)構(gòu)吸引人們的關(guān)注，CN101154757A專利給出了一種回收負(fù)極石墨的方法，該方法包括如下步驟：(1)將電池負(fù)極片按固液重量比1:3-30置于30℃-100℃的浸泡劑中，充分浸泡至負(fù)極材料與集電體分離；(2)取出集電體,然后過(guò)濾得到固體物質(zhì)；(3)在非氧化性氣體保護(hù)下，將固體物質(zhì)在400℃-800℃下加熱，得到碳材料。但是該方法需要高溫加熱，能耗高，過(guò)程繁瑣，且未給出回收后的石墨粉的二次利用方法。

電芬頓作為高級(jí)氧化技術(shù)中工藝較為成熟的一種逐漸引起了人們的注意。電芬頓技術(shù)通過(guò)陰極還原氧氣生成過(guò)氧化氫，同時(shí)過(guò)氧化氫氧化Fe²⁺產(chǎn)生羥基自由基來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的氧化降解。然而現(xiàn)有的電芬頓技術(shù)普遍使用氣體擴(kuò)散電極(GDEs)三維多孔電極作為陰極，而此類原料價(jià)格較高，會(huì)降低電芬頓技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益。因此如果能制備一種高效廉價(jià)的電芬頓陰極可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大部分難降解污染物的無(wú)害化轉(zhuǎn)化，將會(huì)具有廣闊的應(yīng)用前景。

所以，如何有效回收并利用廢舊鋰離子電池中的石墨，如何提高電芬頓技術(shù)降解污染物的經(jīng)濟(jì)效益，都是環(huán)保領(lǐng)域重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種從鋰離子電池負(fù)極中回收石墨制備電芬頓陰極的方法。本發(fā)明提供的從鋰離子電池負(fù)極中回收石墨制備電芬頓陰極的方法從廢舊鋰離子電池中對(duì)石墨進(jìn)行回收，并結(jié)合其氧化還原特性將其應(yīng)用到電芬頓陰極的制備中，大大提高污染物的降解效率，既解決了廢舊鋰離子電池的環(huán)境危害問(wèn)題又提高了電芬頓污染物處理工藝的經(jīng)濟(jì)效益。