[發明專利]一種從報廢鋰離子電池中回收石墨的方法

有效

• 申請號: 201911383357.1
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111072023B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 徐艷紅;唐澤韜;吳晉;侯愉婷
• 申請（專利權）人: 北京蒙京石墨新材料科技研究院有限公司
• 主分類號: C01B32/215
• 分類號: C01B32/215;H01M4/587;H01M10/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種從報廢鋰離子電池中回收石墨的方法，包括以下步驟：將機械粉碎后的鋰離子全電池廢料，經堿浸和酸浸后，得到石墨粗產品以及含有Co、Fe、Ni、Mn金屬的濾液；將石墨粗產品進行過篩處理，除去廢舊鋰離子電池在機械破碎中產生的大顆粒Cu、風選后殘余的隔膜以及未分反應的大顆粒Al，得到初次純化的石墨；將初次純化的石墨進行二次酸浸處理，除去其中的小顆粒Fe、Cu金屬雜質；將反應產物攪拌洗滌至中性，抽濾干燥得到二次純化的石墨，其中抽濾后的酸性濾液可回到步驟三中重復使用；將得到的二次純化的石墨在空氣氣氛中熱處理以除去其中的導電劑和粘結劑，得到最終純度較高的石墨。本發明工藝簡單，成本與能耗低，回收的石墨具有優異穩定性。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池回收技術，特別是一種從報廢鋰離子電池中回收石墨的方法。

背景技術

近年來，用于電動汽車、儲能器件和移動電子設備的鋰離子電池呈逐年增長趨勢。然而這些大量投入市場的鋰離子電池在經歷3-5年的使用后不可避免的要面臨性能下降、電池壽命終止后的處理問題。據預測，至2020年，我國廢舊鋰離子電池數量將會達到250億只，總共50萬噸。報廢的鋰離子電池中含有大量鎳、鈷、錳、鋁、銅等緊缺金屬，這些金屬還具有累積效應，通過食物鏈富集在人體內，危害極大。此外，報廢的鋰離子電池還含有電解液等有害物質。因此，回收鋰離子電池可以解決環境污染和資源浪費的問題。

目前，針對鋰離子電池主要大量集中在對其中經濟價值較高的金屬的回收，尤其集中在對于鎳和鈷的回收早已實現產業化，但是剩余以石墨為主的負極渣料由于目前技術的不成熟，許多廠家采取焚燒等處理方式。此外，在電池生產過程中的石墨負極邊角料也大多報廢處理。這不僅造成資源的極大浪費，更會造成對環境的巨大污染。如果將其中的石墨進行回收利用，可以極大降低成本。因此，回收報廢鋰離子電池中的石墨具有較好的前景和經濟效益。

專利CN101710632中涉及一種廢舊鋰離子電池陽極材料石墨的回收及修復方法。該方法首先將回收的負極片浸泡水中使銅箔與石墨分離，再經無機酸室溫除雜、高溫處理、表面修飾固化、氮氣氣氛中700-900℃高溫使表面修飾劑碳化最終得到修復后的石墨產品。

目前，針對報廢鋰離子電池負極石墨回收的回收方法主要有：(1)直接高溫石墨化。將回收的石墨渣直接在惰性氣氛保護下，置于1400-3200℃的高溫中純化處理；(2)將回收的石墨渣置于無機酸和氧化劑中進行金屬除雜，而后置于酚醛樹脂或者瀝青中進行包覆，再置于900℃以上的高溫惰性氣氛中進行再生修復。(3)將含有石墨的負極極片進行簡單酸洗除雜后即得回收石墨。

方法(1)(2)一般可獲得容量較高、首次充放效率較高的電池級石墨負極材料，但是能耗較高。類似方法(3)中得到的回收石墨較市售的石墨具有較低的比容量和首次充放效率。此外，目前大多專利只針對完整的負極極片，對于整體報廢的含有正負極以及隔膜、集流體的全電池粉末涉及較少。

發明內容

本發明的目的在于，解決現有針對報廢鋰離子電池負極石墨回收的方法存在的上述問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種從報廢鋰離子電池中回收石墨的方法，該方法包括以下步驟：

步驟一，將機械粉碎后的鋰離子全電池廢料，經堿浸和酸浸后，得到石墨粗產品以及含有Co、Fe、Ni、Mn金屬的濾液，濾液作為正極回收原料，石墨粗產品作為負極回收原料；

步驟二，將石墨粗產品進行過篩處理，除去廢舊鋰離子電池在機械破碎中產生的大顆粒Cu、風選后殘余的隔膜以及未在步驟一中充分反應的大顆粒Al，得到初次純化的石墨；

步驟三，將初次純化的石墨進行二次酸浸處理，除去其中的小顆粒Fe、Cu金屬雜質；

步驟四，將步驟三反應產物攪拌洗滌至中性，抽濾干燥得到二次純化的石墨，其中抽濾后的酸性濾液可回到步驟三中重復使用；