[发明专利]一种废旧锂离子电池负极石墨材料的再生方法及应用

说明书

本发明提供了一种废旧锂离子电池负极石墨材料的再生方法及应用，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池负极石墨材料进行筛分，得到粒径不大于50μm的石墨粉末；(2)将氧化石墨烯分散于水中，得到氧化石墨烯溶液；(3)按石墨粉末与氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量比为1:0.01～0.1，将石墨粉末与氧化石墨烯溶液混合搅拌，之后过滤，得到氧化石墨烯包覆的石墨材料；(4)将氧化石墨烯包覆的石墨材料在无氧环境下煅烧后，得到石墨烯包覆的石墨材料。通过使用石墨烯对废旧石墨材料进行包覆，石墨烯可以填补废旧石墨材料表面的缺陷处，提高了再生后的石墨作为锂离子电池负极材料的首次库伦效率和循环性能等电学性能。

技术领域

本发明属于电池回收的领域，尤其涉及一种废旧锂离子电池负极石墨材料的再生方法及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色环保的二次电源，因其容量高、比能量大、工作电压高、自放电小、循环性能好、使用寿命长、无记忆效应等优点，近年发展迅速。锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液和外壳构成。石墨因其导电性好、层状的晶体结构有序、可逆的储锂容量高、充放电电位低、平台长且稳定等特性，在锂离子电池的负极材料中得到广泛应用。在锂离子电池行业迅速发展的同时，石墨行业也以高产能模式发展，这将会产生大量的废旧石墨。若未能妥善处理，必然会对人类的生存环境与健康造成巨大影响。因此，废旧锂离子电池负极中石墨的回收与再生利用，将缓解碳资源紧缺，避免环境污染。

废旧锂离子电池负极石墨材料的回收与再生存在问题，石墨负极在循环过程中表面结构遭到破坏，形成表面缺陷，同时石墨负极与电解液发生不可逆发硬，造成不可逆容量损失，使得循环性能衰退严重，这些问题仍是废旧锂离子电池负极石墨材料的回收与再生面临的重大问题。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供一种废旧锂离子电池负极石墨材料的再生方法及应用，该方法利用氧化石墨烯分散均匀性好、片径面积大、易分散包覆的特点，对废旧石墨进行包覆，可修复废旧石墨表面的缺陷，并利用高温灼烧的过程对氧化石墨烯进行还原，得到均匀包覆石墨烯的石墨材料。

根据本申请的一个方面，提供了一种废旧锂离子电池负极石墨材料的再生方法，该方法包括以下步骤：

(1)将废旧锂离子电池负极石墨材料进行筛分，得到粒径不大于50μm的石墨粉末；

(2)将氧化石墨烯分散于水中，得到氧化石墨烯溶液；

(3)按石墨粉末与氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量比为1:0.01～0.1，将石墨粉末与氧化石墨烯溶液混合搅拌，之后过滤，得到氧化石墨烯包覆的石墨材料；

(4)将氧化石墨烯包覆的石墨材料在无氧环境下煅烧后，得到石墨烯包覆的石墨材料。

进一步的，步骤(3)，所述石墨粉末与氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量比为1:0.02～0.08；优选的，步骤(3)，所述石墨粉末与氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量比为1:0.05～0.06。

进一步的，步骤(3)中，所述搅拌的速率为10～2000r/min，搅拌的时间为1～20h；和/或

所述过滤选自离心过滤、抽滤和板框压滤中的至少一种；

优选的，步骤(3)中，搅拌的速率为100～1000r/min，搅拌的时间为5～10h。

进一步的，步骤(2)中，所述氧化石墨烯的片径为1～50μm，电阻率为5～20Ω·cm；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为1～10g/L；

优选的，所述氧化石墨烯的片径为10～25μm，电阻率为10～15Ω·cm；所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为2～5g/L。

进一步的，步骤(2)中，将氧化石墨烯分散于水中，加入表面张力调节剂，超声分散，得到氧化石墨烯溶液；