[發明專利]利用廢舊電池負極活性物質合成新型碳材料吸附劑的方法

有效

• 申請號: 201811305851.1
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109585959B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 王夢;肇巍;王蒙蒙;謝宇充;胡曦;徐燕;高潔;黨春霞
• 申請（專利權）人: 天齊鋰業資源循環技術研發（江蘇）有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡;楊超

利用廢舊電池負極活性物質合成新型碳材料吸附劑的方法，其特征在于：依次包括下列步驟：將廢舊電池負極活性物質與HNO₃混合，進行表面預處理，過濾水洗干燥得到預處理后負極粉末；將預處理后負極粉末與金屬鹽水溶液混合，進行吸附反應，過濾得到金屬鹽?碳復合物；將金屬鹽?碳復合物與堿性溶液混合沉淀，加入堿性溶液，控制pH值，直至金屬完全沉淀，過濾水洗干燥得到金屬氫氧化物?碳復合物；將金屬氫氧化物?碳復合物在惰性氣氛下焙燒，得新型碳材料吸附劑。本發明對回收負極活性物質進行修飾處理得到新型的碳材料吸附劑，可控制修飾物的量；工藝簡單、能耗低、原料適用性強；吸附劑可用于吸附磷酸根、有機溶劑的脫色、重金屬離子的去除。

技術領域

本發明涉及廢舊電池回收領域，具體涉及一種利用廢舊電池負極活性物質合成新型碳材料吸附劑的方法。

背景技術

鋰離子電池比其他的可充電池（例如Ni-Cd電池和Ni-H電池）有更多的優點，包括比能量大、能量密度高、輸出電壓高、循環壽命長、自放電率低、可大電流充放電、無記憶效應和較快的操作溫度范圍，因此，被廣泛用于手機、平板電腦和數碼相機等現代數碼電子產品中，并逐漸成為儲能裝置和電動車等領域首選的動力電源。

根據統計數據，2018年全年全國鋰離子電池市場需求達到90GWh。由于鋰電池的平均使用壽命在2~3年，隨著鋰離子電池用量的急速增加，報廢的鋰離子電池也將逐年大幅度增加，預計 2020年中國電動汽車動力電池累積報廢量將達到12萬到17萬噸。根據美國地質勘探局的統計數據，我國的鋰、鈷、鎳和錳的礦產資源僅占全球儲量的26.99%、1.07%、4.01%和7.02%，生產鋰離子電池所需的金屬供需矛盾在我國已越來越突出。而廢舊的鋰離子電池中含有鋰、鈷和鎳等有價金屬分別為5-7%、5-20%和5-10%，其中有價金屬的含量有時甚至超過天然礦石。因此，高效回收廢舊鋰離子電池中的有價金屬可以為生產鋰離子電池提供替代的金屬，減輕礦石資源匱乏的壓力。此外，廢舊鋰離子電池的回收還能減少其對環境和人類健康的威脅，促進鋰離子電池行業的可持續發展和產業升級。

目前國內對廢舊電池回收處理技術的研究重點仍在如何對電池中的有價金屬元素進行處理回收。忽略了對廢舊鋰離子電池負極活性物質的回收。現有技術1提到鋰電池殘次負極極片上可用物質的回收方法，是將殘次負極極片進行清潔，用純凈水攪拌溶解，再對溶解后的溶液進行固液分離使負極材料從銅箔上脫落，最后對含負極材料的攪拌液進行補料，得到可用于涂覆的負極漿料。現有技術2提到鋰離子電池生產過程中產生的邊角料、不符合標準的極片或不符合標準的負極漿料，先采用400~600℃高溫烘烤的方法讓粘結劑分解而失去粘結作用而使負極活性物質從銅箔上脫落，在對其進行過篩處理得到合格的負極材料。現有技術3（CN103346365B）則針對廢舊電池回收后的負極材料提出在溫度1400~2600℃，惰性氣氛保護下純化，最后冷卻篩分得到可回收利用的負極材料。鋰離子電池在生產過程中，為保證電池的一致性，對各組分原料量的控制都有嚴格規定，采用現有技術1得到的負極漿料，含有少量的碳質導電劑和粘接劑成分，采用現有技術2得到的負極漿料仍會含有粘結劑分解后殘留的無定形碳，這都會使得負極漿料中的各個組分的比例難以控制，制備的電池克容量偏低。而現有技術3的處理溫度高，能耗大，該方法會對包覆在負極顆粒的包覆層產生破壞作用。現有技術4是在負極活性物質上接枝MnO₂制備新型碳材料吸附劑，但其沒能有效的控制MnO₂的接枝量。因此，有必要提供一種工藝簡單、能耗低、原料適用性強的回收電池負極活性物質的方法。

發明內容

本發明提供一種利用廢舊電池負極活性物質合成新型碳材料吸附劑的方法，解決了以往回收負極活性物質時工藝較復雜、能耗高以及利用負極活性物質制備吸附劑時負極活性物質上修飾物的量不可調控等問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種利用廢舊電池負極活性物質合成新型碳材料吸附劑的方法，依次包括下列步驟：