[发明专利]一种锂离子电池负极材料回收利用方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池负极材料回收利用方法，包括：将锂离子电池拆解，分离出负极材料；将所述负极材料剪成碎片，将所述碎片放入管式炉中进行两次加热，得到粉末；将所述粉末与去离子水中混合后进行超声波振动处理，并将振动处理后的溶液进行过滤烘干，得到剩余粉末；将所述剩余的粉末通过不同网目筛网筛分，得到铜粒和高纯石墨，后续可对高纯石墨再细筛，得到具有更好电化学性能的石墨。本发明提供了一种操作简单、成本低廉、回收率高且可用于工业生产的锂离子电池负极材料回收利用方法，通过对废锂离子电池负极进行两步热处理、超声波振动、过滤和筛分来实现负极中铜与高纯石墨的回收。

技术领域

本发明涉及材料回收领域，特别是指一种废旧锂离子电池负极材料回收再利用方法。

背景技术

随着电动汽车产业的发展，近年来对电池的需求迅速增长。锂电池，铅酸电池和镍镉电池等传统电池由于其高能量密度，无记忆效应和低自放电特性而逐渐被锂离子电池取代。然而，锂离子电池的预期寿命通常在3到10年之间。因此，迫切需要一种有效且经济的废锂离子电池的回收技术。废锂离子电池的回收不仅具有良好的经济效益，而且还显着降低了对环境的影响。

锂离子电池中通常含有5-15％的钴，5-10％的镍，2-7％的锂，15％的有机物，7％的塑料，12-21％的碳，以及铜，铝和钢。目前，废锂离子电池的回收主要集中在废正极极片中钴，镍，锂，铝等材料等贵金属的回收利用，对负极材料回收的研究很少。在锂离子电池的回收工业中，由于缺乏适当的负极材料回收技术，废负极材料通常作为被当成废渣或烧毁。在锂离子电池的负极材料中存在大量的石墨和铜等可用材料。还因为天然石墨被不断的开发利用，天然石墨的储量也在日益枯竭。因此，对废负极材料中的石墨进行回收再利用，不仅促进锂离子电池行业的发展，而且还能缓解对天然石墨的需求。

现在，废锂离子电池负极材料回收主要有两个研究方向。第一个研究方向是将负极活性材料中的石墨转化为其他材料，这种方法主要集中于石墨的改性利用。目前，废石墨可以改性为吸附材料、其他电极材料，电芬顿法阴极材料和石墨烯材料，但由于这些工业条件苛刻，操作复杂都难以实现在工业规模上。另一种研究是通过湿法、火法或物理分离方法直接回收负极材料中的铜、锂和少量高纯石墨。例如，通过酸浸溶剂如盐酸和乙酸回收废负极材料中的锂、铜和石墨，这类工艺具有很高的铜、锂回收率。但是，这些方法涉及酸和其他溶剂，工艺流程变得昂贵而且会对环境产生影响，同时，回收的石墨被酸浸出过，降低了原石墨回收价值，但这种用酸处理过后的石墨直接用于电池时，其性能极差。因此，需要开发一种简便有效且环保的废旧锂离子电池负极材料回收的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种石墨回收率高、回收石墨性能优良、可直接产出高纯铜粉的锂离子电池负极材料回收利用方法，该方法操作简单、成本低廉、回收率高且可用于工业生产。

基于上述目的本发明提供的一种锂离子电池负极材料回收利用方法，包括：

将锂离子电池拆解，分离出负极材料；

将所述负极材料剪成碎片，将所述碎片放入加热炉中进行两次加热，得到粉末；其中第二次加热的温度大于第一次加热的温度，且第二次加热的温度大于铜的熔点；

将所述粉末与去离子水混合后进行超声波振动处理，并将振动处理后的溶液进行过滤烘干，得到剩余粉末；

将所述剩余的粉末通过不同网目筛网筛分，得到铜粒和高纯石墨。

将所述得到的高纯石墨再通过不同网目筛网筛分，得到更高性能石墨，称为600G石墨。

可选的，将所述负极材料剪成碎片，将所述碎片放入管式炉中通入氮气，在真空条件400℃-600℃下将所述碎片进行加热0.5-2小时，使粘结剂和其他有机溶剂挥发分解，再将温度升高到1200℃-1400℃，将所述碎片加热2-4小时，得到粉末。