[发明专利]一种锂离子电池负极材料的回收方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的回收方法，其包括：S1：将锂离子电池回收金属后留下的石墨渣收集、破碎过筛，得到较细及较均匀的石墨渣；S2:将石墨渣：沥青：催化剂按质量比100:1～20:1～10混合，得到混合物；S3：在惰性气体气氛保护下，先将该石墨渣混合物在500‑1100℃条件下碳化处理2‑20h；然后在1500‑2250℃石墨化处理10‑35h，得到石墨材料。该方法可用很少的沥青、较低的石墨化温度和较短的石墨化时间，获得性能优异的石墨负极材料，且得到的石墨负极材料的性能可直接满足制作新的锂离子电池负极的要求。

技术领域

本发明涉及一种废弃锂离子电池处理技术，具体而言涉及一种锂离子电池废弃负极材料的回收方法。

背景技术

锂离子电池已经广泛应用到电动汽车、3C、储能电池等领域，近几年随着国家新能源汽车政策的推动，更是飞速发展，预计到2020年动力锂电池的需求量将达到125Gwh，报废量将达32.2Gwh，约50万吨；到2023年，报废量将达到101Gwh，约116万吨。目前锂离子电池回收利用技术，主要集中在电池里面镍、钴、锰、铝、铜、锂等金属元素的回收利用，而对于负极石墨类材料的回收利用研究较少。

锂离子电池负极材料种类较多，包括天然石墨，人造石墨，硬碳，软碳，硅碳等主要活性物质。负极极片包含粘结剂和导电剂，粘结剂主要为水性CMC和SBR,导电剂种类常包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等，如此复杂的原料组成，为负极材料的回收利用带来了不利的影响。中国专利申请CN106129522A公开了《一种利用锂离子电池负极回收石墨的制备方法》，是将粉碎后的废弃极片在氮气气氛炉中，进行300～800℃高温处理，再加入高容量纳米粉体材料、碳源材料一并到球磨机中进行球磨处理，球磨处理后筛除铜箔得到混合粉料，将混合粉料放入氮气气氛中进行碳化处理后即得。但该方法实际上并非石墨回收，而是制得一种硅碳复合材料，其处理温度不足以达到石墨化温度，而方法中对含铜箔的粉料进行球磨处理的过程又对石墨原料的结构造成一定破坏、且最后又未进行石墨化处理，导致制得的复合材料用于电池的首次效率平均仅为88％，若将其直接用于锂离子电池，电化学性能略显不足。

此外，一些制备石墨负极材料现有技术中，需在惰性气体气氛下对炭粉进行石墨化处理的温度高达2500～3200℃，石墨化处理时间长达40～60h，对相应设备提出了非常苛刻的要求，生产效率非常低。

另外一些制备石墨负极材料现有技术中，向炭粉或石墨粉中加入大量的沥青(约占炭粉20～50％质量百分数)，沥青用量多会造成包覆石墨颗粒/炭粉间的相互过渡粘结、不仅在加热过程中膨胀明显，而且石墨化的难度变大。表面包覆的低结晶度碳其特性是可逆容量很低、压实密度也较低；因此，若表面包覆沥青比例较高时，颗粒表面包覆较厚，对负极材料的克容量和压实密度产生较大负面影响，而且物理反弹较大，影响了其包覆石墨的电化学性能。在另一些现有技术中，通过对负极长时间化学浸泡(长达若干天)使粘结剂失效，以便得到石墨粉或炭粉等，其回收周期过长。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种锂离子电池负极材料的回收方法，该方法可用很少的沥青、较低的石墨化温度和较短的石墨化时间，获得性能优异的石墨负极材料，且得到的石墨负极材料的性能满足制作新的锂离子电池负极的要求。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种锂离子电池负极材料的回收方法，包括：

S1：将锂离子电池回收金属后留下的石墨渣收集、破碎过筛，得到石墨渣；

S2:将石墨渣：沥青：催化剂按质量比100:1～20:1～10混合，得到混合物；

S3：在惰性气体气氛保护下，将该石墨渣混合物在500-1100℃条件下碳化处理2-20h；接着在1500-2250℃石墨化处理10-35h，得到石墨材料。