[发明专利]一种废旧锂离子电池负极全组分回收与再生的方法

说明书

本发明属于电池资源回收再利用技术领域，具体涉及一种废旧锂离子电池负极全组分回收与再生的方法。本发明提供的废旧锂离子电池负极全组分回收与再生的方法，以有机酸和碳酸盐饱和溶液为回收试剂，可在不使用盐酸和浓氨水的情况下，实现对锂离子电池负极全组分的高效回收，减少了盐酸和浓氨水对设备的腐蚀；而实施例结果也表明，采用上述方案处理废旧锂离子电池负极，铜箔回收率99％，纯度100％；石墨的回收率98％，纯度96％；碳酸锂的产率94.8％，纯度95％。

技术领域

本发明属于电池资源回收再利用技术领域，具体涉及一种废旧锂离子电池负极全组分回收与再生的方法。

背景技术

锂离子电池自1990年实现商业化以来，以其容量高、质量轻、循环性能好且污染小等诸多优点，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机、医疗和军事等领域。随着科技的进步，其正向新能源汽车以及大规模工业储能系统等新兴领域发展。锂离子电池的寿命为一般为3～5年，因此每年都会产生大量的废旧锂离子电池。仅以新能源汽车所使用的动力电池报废量估算，在2023年将达到116万吨，若不对废旧锂离子电池进行回收再利用，将造成极大的资源浪费。

锂离子电池主要由外壳、正极(由正极活性物质通过粘结剂涂布于铝箔集流体组成)、负极(由负极活性物质通过粘结剂涂布于铜箔流体组成)、电解液和隔膜组成；其中正极活性材料中含有大量钴、镍、锰、锂等稀贵重金属，成为目前回收处理的主要研究对象，而关于负极材料的回收研究较少。中国专利CN107394298A公开了一种废旧锂离子电池负极片上锂资源回收方法，其将负极片表面的块状粉料制成精细粉料，以稀盐酸作为浸出剂、浓氨水作为pH调节剂，控制一定的反应条件辅以超声搅拌，实现了锂资源的高效浸出。该方法能有效实现锂的再生，但在实验过程中盐酸、浓氨水挥发性强、对设备有腐蚀性强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废旧锂离子电池负极全组分回收与再生的方法，本发明提供的方法不使用盐酸和浓氨水强刺激性物质，有效减少对设备的腐蚀。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种废旧锂离子电池负极全组分回收与再生的方法，包括以下步骤：

(1)将废旧锂离子电池负极片与水的混合物进行超声，得到铜箔和石墨分散液；所述铜箔经干燥后循环再用；

(2)将所述步骤(1)的石墨分散液与有机酸混合，进行酸浸，得到石墨和含锂浸出液；所述石墨经干燥后可循环再用；所述有机酸包括甲酸、三氟乙酸和三氯乙酸中的一种或几种；

(3)将所述步骤(2)的含锂浸出液进行蒸发浓缩，得到有机酸和含锂浓缩液；所述有机酸可循环再用；

(4)向所述步骤(3)的含锂浓缩液中滴加碳酸盐饱和溶液，进行沉淀反应，经固液分离后得到沉淀物和混合液，所述沉淀物经干燥后得到碳酸锂；所述混合液经处理后排放。

优选的，所述步骤(1)中废旧锂离子电池负极片与水的质量比为5～30：100。

优选的，所述步骤(1)中超声的频率为80～100％，超声的时间为2～5min。

优选的，所述步骤(2)中石墨分散液与有机酸的混合物中，氢离子浓度为1～5mol/L。

优选的，所述步骤(2)中酸浸的温度为25～60℃，时间为15～90min。

优选的，所述步骤(3)中蒸发浓缩时的温度为60～100℃；所述含锂浓缩液的体积为含锂浸出液体积的25～35％。

优选的，所述步骤(4)中含锂浓缩液的温度为40～80℃。

优选的，所述步骤(4)中碳酸盐饱和溶液的滴加的速度为1～3mL/min。

优选的，所述步骤(4)中碳酸盐饱和溶液包括碳酸钠饱和溶液和/或碳酸钾饱和溶液。