[發(fā)明專利]廢舊石墨材料的預處理以及制備長循環(huán)石墨活性材料的方法

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• 申請日: 2023-03-07
• 公開（公告）號: CN116281999A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 王原;陳松;周欽;王鵬
• 申請（專利權）人: 湖南宸宇富基新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B32/215
• 分類號: C01B32/215;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生

本發(fā)明涉及廢舊負極材料回收領域，具體涉及一種廢舊石墨材料的預處理方法，將廢舊石墨材料、堿金屬氫氧化物、堿金屬鹽的混合物升溫并采用保護氣氛進行加壓處理得到處理料，其中，處理過程的溫度為300～500℃，壓力為2～10MPa；將步驟(1)得到的處理料和水溶性硫酸鹽混合并在250～350℃下保溫處理，隨后經(jīng)洗滌處理，得到石墨處理料。本發(fā)明還包括利用所述的石墨處理料制備后續(xù)長程循環(huán)負極活性材料的方案。本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，所述的工藝能夠有效改善回收得到的材料的長程循環(huán)穩(wěn)定性以及耐高溫穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明屬于負極材料技術領域，具體涉及一種廢舊石墨負極再利用方法。

背景技術

鋰離子電池是一種性能優(yōu)異的二次電池，具有能量密度高，循環(huán)壽命廠，自放電率低等性能優(yōu)勢，在新能源汽車、消費類電池、大規(guī)模儲能等領域有廣泛的應用。自2020年以來，我國新能源汽車銷量快速上升，每年以≥50％的同比增速增長。同時，大規(guī)模儲能行業(yè)也快速增長，其裝機量每年增速≥100％。隨著這兩個行業(yè)的發(fā)展，我國鋰離子電池廠商也是快速擴產(chǎn)，整個行業(yè)可以說是迎來了爆發(fā)時增長的時期。由于電池是具有一定使用壽命的器件，在這樣裝機量迅速上升的情況下，提前研究未來大規(guī)模退役電池的回收管理方法和電池材料的回收再利用工藝是非常有意的工作。

目前電池中負極材料主要是石墨，電池在使用過程中，Li+會不斷的在石墨層間嵌入與脫出，長時間循環(huán)后，石墨內(nèi)部的缺陷會增加，其本身的結構會發(fā)生不可逆的破壞，其容量發(fā)揮等電化學性能也會相應的衰退。將退役后電池中的負極石墨直接回收后使用，其內(nèi)部結構沒有恢復，其肯定會出現(xiàn)循環(huán)壽命短等性能問題。行業(yè)內(nèi)需要能夠有效處理石墨負極并能夠再生為高循環(huán)活性材料的手段。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有廢舊電池石墨材料難于再生以及再生性能不理想等問題，本發(fā)明第一目的在于提供一種廢舊石墨材料的預處理方法，旨在提供一種能夠有效修復石墨理化性質(zhì)和結構，改善再生材料性能的預處理方法。

本發(fā)明第二目的在于，提供利用廢舊石墨材料制備長循環(huán)石墨活性材料的方法，旨在基于廢舊石墨制備得到具有優(yōu)異性能特別是長程循環(huán)性能的石墨活性材料。

本發(fā)明第三目的在于，提供所述的方法得到的長循環(huán)石墨活性材料及其在鋰離子電池負極中的應用。

一種廢舊石墨材料的預處理方法，步驟包括：

步驟(1)：

將廢舊石墨材料、堿金屬氫氧化物、堿金屬鹽的混合物升溫并采用保護氣氛進行加壓處理，得到處理料，其中，處理過程的溫度為300～500℃，壓力為2～10MPa；

步驟(2)：

將步驟(1)得到的處理料和水溶性硫酸鹽混合并在250～350℃下保溫處理，隨后經(jīng)洗滌處理，得到石墨處理料。

針對石墨負極長期循環(huán)所致的表面SEI鈍化，層級以及表面結構損害，難于再生為活性材料的問題，本發(fā)明創(chuàng)新地預先將廢舊石墨材料在堿金屬氫氧化物、鹽的輔助下進行加壓保溫處理，進一步配合后續(xù)的硫酸鹽的第二段熱處理，如此能夠意外地實現(xiàn)協(xié)同，能夠對材料進行選擇性地純化，不僅如此，還有助于修復其層級以及表面結構，利于再生得到高性能的石墨負極材料。

本發(fā)明中，石墨材料為廢舊電池的負極剝離得到的電極材料；

優(yōu)選地，所述的廢舊電池為廢舊鋰離子電池；

優(yōu)選地，所述的石墨材料包括石墨、還允許包括導電劑、粘結劑中的至少一種。

本發(fā)明中，所述的廢舊石墨材料可基于現(xiàn)有的方法獲得。

本發(fā)明中，所述的堿金屬的氫氧化物、鹽輔助的加壓熱處理以及后續(xù)的硫酸鹽輔助的第二段熱處理的聯(lián)合協(xié)同是修復廢舊石墨材料物化性質(zhì)和結構，改善再生材料性能的關鍵。