[发明专利]一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法

说明书

本发明公开一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，包括以下步骤：废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极浸泡入水中，浸泡第一预设时间；然后将所述锂离子电池负极的铜箔与石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液，对所述混合物溶液进行固液分离处理得到石墨体，将所述石墨体进行颗粒细化处理得到回收石墨粉末；块状回收石墨的制备：把所述回收石墨粉末进行成型处理得到块状回收石墨；及碳纳米角的制备：把所述块状回收石墨作为阳极置入电弧炉中，提供一端磨尖的石墨棒作为阴极并与所述块状回收石墨相对设置，对所述电弧炉充入预设气体，再利用所述阳极及所述阴极启动电弧制备碳纳米角。

技术领域

本发明涉及能源材料回收及制备技术领域，尤其涉及一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法。

背景技术

自第一次工业革命以来，化石能源消耗与日俱增，化石能源的急剧消耗让人类不得不面对能源枯竭问题，大力发展可再生清洁能源，是如今社会发展的重中之重。同时，锂离子电池(LIBs)作为清洁能源的高效储能器件被广泛应用于各电子领域。根据中商产业研究院数据库显示，2019年我国LIB产量为1572184.4万只。LIB寿命一般在2～3年，LIBs用量的增加的同时也带来了大量的废旧的电池，目前，主要研究大都关注在LIBs中金属和负极铜材料的回收，恰恰忽视了对于废旧电池中石墨的回收利用。LIBs中回收的石墨由于其扩大的层间距，有益于实现LIB的高功率密度。并且回收的石墨不仅限于锂离子电池和超级电容器的应用，也可以扩展到钠离子电池以及新型电荷储存电池材料中。另外，回收的石墨也可以制备出其他碳衍生物应用于能源领域。因此，找出一种流程短，成本低且可以对石墨再次有效利用的回收方案，可以降低对石墨矿和海外资源的依赖，并对电池回收产业和资源可持续发展有着重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，使得锂离子电池负极石墨回收操作方便、工艺简单、安全可靠、成本低廉，制备的碳纳米角品质高；为了实现上述发明目的，本发明一种实施例采用了如下技术方案：

一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，其包括如下步骤：

废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极浸泡入水中，浸泡第一预设时间；然后将所述锂离子电池负极的铜箔与石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液，对所述混合物溶液进行固液分离处理得到石墨体，将所述石墨体进行颗粒细化处理得到回收石墨粉末；

块状回收石墨的制备：把所述回收石墨粉末置入模具中，进行成型处理得到块状回收石墨；及

碳纳米角的制备：把所述块状回收石墨作为阳极置入电弧炉中，一端磨尖的石墨棒作为阴极并与所述块状回收石墨相对放置，对所述电弧炉充入预设气体，再利用所述阳极及所述阴极启动电弧制备碳纳米角。

相较于现有技术，本发明实施例提供的一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法中，采用水对锂离子电池负极浸泡后搅拌分离铜箔与石墨使得所述方法操作简单、安全、成本较低，并且由于回收的锂离子电池负极中一般具有有机粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，这类有机粘结剂残留在回收石墨粉末中，使得进一步制备的所述块状回收石墨也具有所述有机粘结剂，从而在碳纳米角的制备中，所述有机粘结剂可以起到杂质掺杂的效果，使得最终制得的碳纳米角的性能稳定、品质较佳。进一步地，上述方法步骤较为简洁、易于规模化实现，同时利用废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角，对碳纳米角的推广与应用具有重要的推动作用，并且对于环境以及资源的循环利用有着重要作用。

在一些实施例中，浸泡所述锂离子电池负极的水为自来水；所述冲洗液体为去离子水。其中，使用自来水浸泡的工艺简单、成本较低，具有与去离子水同样的剥离效果。所述冲洗液体为去离子水，可以去除自来水中的微量杂质元素。