[發(fā)明專利]一種廢舊鋰離子電池負(fù)極和隔膜的聯(lián)合處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910588579.0
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN110444830B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田忠良;賴延清;李松賢;羅飛林;龔培育;張凱
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/54
• 分類號(hào): H01M10/54;C01B32/05;C01B32/205;C22B7/00;C22B15/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本發(fā)明公開了一種廢舊鋰離子電池負(fù)極和隔膜的聯(lián)合處理方法，包括以下步驟：(1)將廢舊鋰離子電池負(fù)極和隔膜破碎、混合得到混合碎片，其中負(fù)極與隔膜的質(zhì)量比為5～10:1；(2)將混合碎片置于混合溶劑中，于70～140℃下攪拌3～6h后將銅箔從溶液中分離回收，剩余溶液于0～70℃下超聲處理后分離得到固體和濾液，收集濾液返回步驟(2)作為溶劑重復(fù)使用；(3)將固體置于惰性氣氛下進(jìn)行高溫碳化即得到復(fù)合碳材料。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)廢舊鋰離子電池碳材料和隔膜的高附加值利用，同時(shí)還可將銅箔以單質(zhì)的形式進(jìn)行回收，操作簡單，成本低，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢舊電池回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢舊鋰離子電池負(fù)極和隔膜的聯(lián)合處理方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池(LIB)由于比能量高、工作溫度范圍寬和無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼產(chǎn)品和新能源汽車等領(lǐng)域。以動(dòng)力鋰離子電池為例，由于動(dòng)力電池壽命有限(3～5年)，隨著新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，到2020年將會(huì)有大約12-17萬噸的廢舊動(dòng)力電池需要進(jìn)行回收處理，否則其中的有害物質(zhì)將會(huì)對大氣、水、土壤造成嚴(yán)重的污染。

目前，廢舊鋰離子電池負(fù)極的回收方法主要包括火法回收和濕法回收。而火法回收需要使用高溫焙燒的方法除去粘結(jié)劑，從而使活性物質(zhì)與集流體分離，對設(shè)備要求高，能耗大，回收得到的石墨中含有金屬氧化物雜質(zhì)，且銅箔也無法以單質(zhì)的形式進(jìn)行回收。因此，為避免上述問題，廢舊鋰離子電池負(fù)極回收以濕法回收為主。專利CN201710386043公開了一種回收銅箔和石墨的方法，該方法將廢舊鋰電負(fù)極浸泡在1～3mol/L硫酸溶液中使石墨與銅箔完全分離；隨后取出銅箔用水清洗、烘干，得到銅箔產(chǎn)品；含石墨溶液經(jīng)過濾、干燥回收得到石墨產(chǎn)品。與商業(yè)負(fù)極石墨相比，回收的石墨在電池循環(huán)過程中，層邊緣和表面會(huì)隨循環(huán)進(jìn)行而變得不穩(wěn)定，發(fā)生石墨擴(kuò)層和邊緣剝落的現(xiàn)象，導(dǎo)致其回收的石墨產(chǎn)品無法與商業(yè)化的碳質(zhì)材料相媲美，競爭優(yōu)勢不明顯。

隨著報(bào)廢鋰離子電池?cái)?shù)量的不斷增加，廢棄隔膜材料數(shù)量也在逐年遞增，廢舊隔膜的處理還沒有受到人們的重視，仍然是一個(gè)具有潛力和挑戰(zhàn)的課題。利用廢棄隔膜材料制備新型碳材料具有成本較低的天然優(yōu)勢，同時(shí)還能減少其對大氣、水、土壤造成的污染。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種廢舊鋰離子電池負(fù)極和隔膜的聯(lián)合處理方法，實(shí)現(xiàn)廢舊鋰離子電池負(fù)極碳材料和隔膜的高附加值利用，同時(shí)還可將銅箔以單質(zhì)的形式進(jìn)行回收，操作簡單，成本低，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

需要說明的是，本發(fā)明所述的負(fù)極是指碳材料通過粘結(jié)劑負(fù)載在銅箔上，形成電池負(fù)極；其中的碳材料是指石墨和導(dǎo)電炭黑按一定比例混合的材料；其中的粘結(jié)劑是聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種的混合物。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種廢舊鋰離子電池負(fù)極和隔膜的聯(lián)合處理方法，包括以下步驟：

(1)將廢舊鋰離子電池負(fù)極和隔膜破碎、混合得到混合碎片，其中負(fù)極與隔膜的質(zhì)量比為5～10:1；

(2)將混合碎片置于混合溶劑中，于70～140℃下攪拌3～6h后將銅箔從溶液中分離回收，剩余溶液于0～70℃下超聲處理后分離得到固體和濾液，收集濾液返回步驟(2)作為溶劑重復(fù)使用；

(3)將固體置于惰性氣氛下進(jìn)行高溫碳化即得到復(fù)合碳材料。

優(yōu)選的，步驟(1)中，所述隔膜選自聚乙烯(PE)隔膜、聚丙烯(PP)隔膜、PE-PP雙層隔膜、PE-PP-PE三層隔膜中的任意一種。

優(yōu)選的，步驟(1)中，所述負(fù)極和隔膜破碎成0.5～3cm²的碎片。

優(yōu)選的，步驟(2)中，混合碎片與混合溶劑的液固質(zhì)量比為5～10:1。