[发明专利]一种锂离子电池负极石墨的再生方法

说明书

本发明属于电池材料回收领域，公开了一种锂离子电池负极石墨的再生方法，包括以下步骤：(1)将废旧电池负极进行放电、破碎、湿法冶金和火法冶金，得到石墨渣；(2)将石墨渣干燥，过筛，再进行热处理；(3)将步骤(2)处理过的石墨渣放入酸溶液中，并超声处理，得到溶液A；(4)将溶液A进行固液分离，收集沉淀物，调节pH为7‑10，加入螯合剂，得到溶液B；(5)将溶液B进行固液分离，收集沉淀物，再进行洗涤和干燥，得到石墨。本发明使用稀酸以及环境友好型的EDTA作为金属络合剂，操作方便，成本低廉，有利于实现大规模化生产，便于推广应用。

技术领域

本发明属于电池材料回收领域，具体涉及一种锂离子电池负极石墨的再生方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、寿命长、环境友好等优点，是目前最有吸引力的储能装置之一，在现代社会中发挥着越来越重要的作用。随着锂离子电池的大规模应用，废旧动力锂离子电池也将逐年增加，随之产生的环境问题和资源再利用问题受到人们的广泛关注，废旧锂离子电池中含有大量的金属元素以及电解液等有毒物质，若随意丢弃，会对环境造成严重的污染。因此，对其进行资源化回收利用具有重大的意义，同时也可以产生一定的经济效益。

现有的技术主要针对废旧电池中经济价值较高的金属进行回收，而对于负极的再生利用研究则鲜有报道。锂离子电池经过长期反复充放电后，负极石墨的结构完整性保持良好，缺陷密度低，因而废弃石墨渣经过除杂和再生后能被重新利用，避免了资源浪费；并且废旧电池负极中的石墨固定含碳量高达90％以上，远高于一般石墨矿石的品位，如致密结晶状石墨矿的含碳量为60-65％，鳞片石墨矿的含碳量为2-25％，微晶石墨矿一般为60-85％；由此可见，废旧电池负极材料的回用价值很高，其不需要经过石墨化处理，提纯工艺也相对简便，大大降低了制造成本。但目前对于石墨负极的回收还处于实验室研究阶段，大部分研究存在一定的不足，如回收工艺复杂且低效、纯化成本过高或忽视纯化所得材料的性能等，因此难以将其技术应用于产业化模式。如专利CN110190352A将废旧电池放电、拆解得到负极片，粉碎、分选后再进行烧结，但并未对处理过后负极具体的电化学性能进行表征，并不知道结构是否有缺陷。专利CN103346365A也单独将负极片取出，水洗，再在1400-2600℃的高温下进行纯化，得到的负极材料首次放电比容量为346.7-355.6mAh/g，但石墨化工艺能耗高，成本昂贵。也有专利对废旧电池回收过程中产生的石墨渣进行处理，制备负极材料，如专利CN109524736A中使用氢氟酸对石墨渣进行酸洗，经过包覆后得到的石墨负极，首次脱锂容量为327-345mAh/g，但氢氟酸具有极强的腐蚀性和剧烈刺激性气味，如吸入蒸汽或接触皮肤会造成难以治愈的灼伤，比较危险；且氢氟酸市售价格高，不利于将其应用于废旧电池材料的产业化再生处理。

因此亟需研发一种操作方便、处理成本低及能耗低的废旧锂离子电池负极石墨的再生方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有锂离子电池回收方法的不足，提供一种操作方便、处理成本低及能耗低的再生方法，利用回收锂离子电池的金属离子过程中产生的石墨渣制备石墨。本发明再生方法制备出的石墨，杂质元素含量比石墨渣中降低了1-2个数量级，总含量低于0.1％，且不会引入较多的结构缺陷，材料性能保持良好。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种锂离子电池负极石墨的再生方法，包括以下步骤：

(1)将废旧电池负极进行放电、破碎、湿法冶金和火法冶金，得到石墨渣；

(2)将石墨渣干燥，过筛，再进行热处理；

(3)将步骤(2)处理过的石墨渣放入酸溶液中，并超声处理，得到溶液A；

(4)将溶液A进行固液分离，收集沉淀物，调节pH为7-10，加入螯合剂，得到溶液B；

(5)将溶液B进行固液分离，收集沉淀物，再进行洗涤和干燥，得到石墨。