[發明專利]一種廢舊石墨層結構的再生修復方法

在審

• 申請號: 202310434459.1
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116588928A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 馬立文;劉廣運;席曉麗;聶祚仁
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C01B32/215
• 分類號: C01B32/215;H01M10/54
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發明涉及電池回收領域，尤其涉及一種廢舊石墨層結構的再生修復方法。該方法包括將酸洗除雜后的石墨廢料、錳鹽和/或鎳鹽、硼酸和醇類試劑混合后干燥，然后進行高溫加熱和除雜。本發明提供的方法能夠高效回收廢舊鋰離子電池中的電極石墨粉，所回收石墨具有優異的層結構，有效提升再生石墨的電化學性能。

技術領域

本發明屬于電池回收領域，尤其涉及一種廢舊石墨層結構的再生修復方法。

背景技術

隨著新能源汽車產業的快速發展，我國已成為世界第一大新能源汽車產銷國。在新能源汽車產業快速發展的同時，動力電池裝機量也在逐年攀升。動力電池的使用年限一般為5-8年，電池容量衰減至80％以下后，不能有效滿足新能源汽車使用需求。預估到2025年，我國退役動力電池總量將達78萬噸。

現有發明如公開號為CN111573662A，該發明的名稱為一種利用回收石墨制備高容量負極材料的方法，該發明將硅基/錫基材料與具有粘結性的碳源混合，再經液相混合和高溫碳化，對硅基或者錫基材料達到理想的碳包覆效果，得到高容量負極材料。然而，目前對廢舊電池中的石墨回收工藝的研究較少，部分電池回收文獻中石墨只是作為副產物被提及，而且文獻主要專注于提升回收石墨的純度，而對回收石墨的層結構研究較少。工業化回收的石墨目前只能滿足與制備低值化材料的要求，無法滿足電池級石墨這種高值化材料的性能要求。目前本領域在廢舊電池負極料中回收的廢舊石墨層間距大、電化學性能差，因此，本領域技術人員亟需提供一種在廢舊鋰電池的負極料中回收具有優異層結構石墨的方法。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種廢舊石墨層結構的再生修復方法。

第一方面，本發明提供的廢舊石墨層結構的再生修復方法，包括將酸洗除雜后的石墨廢料、錳鹽和/或鎳鹽、硼酸和醇類試劑混合后干燥，然后進行高溫加熱和除雜。本發明利用磁性元素錳或鎳與硼酸在高溫下煅燒修復廢舊石墨層結構，提升再生石墨的電化學性能。本發明能夠實現廢舊鋰離子電池中高效回收高純度電極石墨粉并且回收石墨具有優異的層結構，再生石墨的石墨層間距佳、石墨純度高、適用范圍廣等特點，具有優異的電化學性能。

作為優選，所述廢舊石墨層結構的再生修復方法，包括以下步驟：

1)酸洗除雜：將石墨廢料在酸洗溶劑與過氧化氫試劑的混合溶液中進行酸洗除雜，過濾洗滌，得到酸洗石墨；

2)混合：將所述酸洗石墨、錳鹽和/或鎳鹽、硼酸和醇類試劑混合；

3)干燥：將步驟2)得到的混合料進行攪拌干燥；

4)高溫加熱：將步驟3)干燥后的物料進行高溫加熱；

5)稀酸或去離子水除雜：利用稀酸溶劑或去離子水對步驟4)高溫加熱后的石墨進行處理。

作為優選，步驟1)中，所述酸洗試劑為硫酸或甲磺酸，所述酸洗試劑的濃度為0.5～5mol/L，所述過氧化氫試劑為30％過氧化氫，所述過氧化氫試劑的用量為5vol％～15vol％；和/或，處理溫度為50～90℃；和/或，處理時間為0.5～2.5h；液固比為50～200：1ml/g。

作為優選，步驟2)中，所述錳鹽為氯化錳或硫酸錳，所述鎳鹽為氯化鎳；更優選，所述錳鹽為氯化錳。

進一步優選，步驟2)中，所述酸洗石墨、錳鹽和硼酸的摩爾比為1～5:1:1，優選為1.5～2:1:1；所述醇類試劑優選為濃度大于90％的酒精。

本發明中，經試驗研究意外發現，當采用優選的酸洗石墨、錳鹽和硼酸及其摩爾質量比以及濃度大于90％的酒精時，酸洗石墨層結構會更接近性能優異的商用石墨，表現出更為優異的電化學性能。

進一步優選，步驟3)中，攪拌干燥的溫度為60℃～90℃，干燥時間為3～5h。