[发明专利]锂离子电池负极材料回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料回收方法。

背景技术

目前，锂离子电池的负极材料主要是人造石墨、天然石墨、中间相碳纤维球和各种改性石墨等。在现有锂离子电池的生产技术中，一般先将活性物质调制成浆料，然后再涂布于集流体而制成极片使用。在浆料搅拌工序中，会不可避免地产生不合格浆料，在后续的极片涂布和分切过程中也会产生不合标准的废极片和边角料，这些将导致10％-20％的负极材料损耗。

回收这部分材料对于因生产周期长而造成的材料供应紧张和节约成本等都具重要意义，因此，确有必要开发一种锂离子电池负极材料的回收方法来解决这一问题。

锂离子电池负极材料的回收包括使负极材料与集流体、粘接剂分离的步骤，对于粘接剂，目前电池行业已经很少用聚偏二氟乙烯(PVDF)，而是改用一种廉价高效的水性混合粘接剂，其主要包括粘接剂和增稠剂，粘接剂可以是聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种，增稠剂则可以为羧甲基纤维素钠(CMC-Na)。

目前，锂离子电池负极材料的回收主要有以下几种方法：

一、高温法，即一种通过高温使有机高分子分解的方式除去PVDF粘接剂，从而使负极材料脱落的方法。但是，这种方法只局限于对于以PVDF为粘接剂的负极材料，而且一般烧烤时间需要3-24小时，工序耗能高、效率低。

二、比重法，即通过球磨机球磨分离负极材料与粘结剂，并利用PVDF比重小于水的特性将其除去。但是，由于机械球磨存在一定的限度，所回收材料的纯度较难达到标准。

三、粉碎法，即首先通过装有旋转刀片的粉碎机将极片粉碎成小片，将所得的含有石墨的混合物置于震动筛网上，开启震动筛得到石墨颗粒；或者，首先将浆料进行低温烘干，得到石墨块，然后将石墨块经过预粉碎工序，获得石墨颗粒；接着，将所得石墨颗粒采用球磨机进行球磨，得到最终的石墨粉。这种方法只是通过物理分离的方法获得回收石墨颗粒，并没有经过化学处理，对于石墨颗粒中的粘接剂和增稠剂成分难确定其含量。此外，粘接剂，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和丁苯橡胶(SBR)等，干后就不能再重新溶解在水中。这些因素会对重新配制浆料和涂布有较大影响，容易出现浆料粘度不稳定和涂布划痕。

四、浸泡法，此方法包括如下步骤：(1)将电池负极片按固液重量比1∶3-30置于30-100℃的浸泡剂中，充分浸泡至负极材料与集流体分离；(2)取出集流体，过滤得到固体物质；(3)在非氧化性气体保护下，将固体物质在400-800℃下加热，得到碳材料。但是，此方法需要使用大量的浸泡溶剂(约为极片重量的3-30倍)，且浸泡温度要40-100℃，浸泡时间为8-48小时，浸泡完成后过滤还需使用大量溶剂进行淋洗，而且高温处理时间很长(1-24小时)，处理工序复杂且生产周期长，不利于提高生产效率。

有鉴于此，确有必要提供一种工序简单、成本低、效率高的锂离子电池负极材料回收方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种工序简单、成本低、效率高的锂离子电池负极材料回收方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池负极材料回收方法，其包括以下步骤：

1)将极片以密集的方式叠放在金属容器中并在表面盖一层金属箔，放入已升温到400-600℃的高温炉内，高温烘烤5-50分钟后，粘接剂分解而失去粘接作用，负极粉料完全从集流体上自然脱落；浆料先低温烘干，再放入高温炉中烘烤一定时间；以及

2)将高温烘烤后的混合物过筛，得到合格的负极粉料，并进行回收。

极片按照前述步骤1)中的方式叠放，能生成一种既不缺氧也不富氧的气氛，这种气氛既能使粘接剂有效分解，又能避免产生明火使极片局部温度过高，有利于负极材料的脱落。此外，需要说明的是，前述步骤1)中的“自然脱落”是指极片经处理后，负极粉料无需经过特定的机械作用就能从集流体中脱落。

作为本发明锂离子电池负极材料回收方法的一种改进，所述高温烘烤温度为500℃。

作为本发明锂离子电池负极材料回收方法的一种改进，进行完步骤2)后，对未能过筛的负极粉料进行二次高温烘烤和过筛，进一步回收合格的负极粉料。

作为本发明锂离子电池负极材料回收方法的一种改进，所述浆料在100-200℃下进行低温烘干。

作为本发明锂离子电池负极材料回收方法的一种改进，所述负极粉料回收时所过的是150-300目网筛。