[发明专利]一种从废旧锂离子电池负极材料中回收石墨制备石墨烯的方法

说明书

本发明公开了一种从废旧锂离子电池负极材料中回收石墨制备石墨烯的方法，包括：(1)将废旧锂离子电池拆解、分离、溶剂浸泡清洗、干燥后得到负极碳材料粗品；(2)将负极碳材料粗品以低共熔溶剂萃取洗涤，经磁力搅拌、超声震荡、过滤、干燥后得到低共熔溶剂萃取过的负极碳材料；(3)以步骤(2)中的负极碳材料为原料经Hummers氧化还原法制备得到石墨烯。本发明利用价格低廉且绿色环保的低共熔溶剂对废旧锂离子电池负极材料进行萃取回收，并以其为原料经Hummers氧化还原法制备得到石墨烯，方法简单，经过低共熔溶剂萃取洗涤后的负极碳材料中残余金属含量较少，回收率较高，将其作为原料制备出的石墨烯形貌较好，结构完整，具有较好的实用价值。

技术领域

本发明属于废旧锂电池回收再利用技术领域，涉及废旧锂离子电池负极材料的回收，具体涉及一种从废旧锂离子电池负极材料中回收石墨制备石墨烯的方法。

背景技术

锂离子电池作为良好的电能载体，具有电压高、比容量大、循环性好、无效记忆等优点，被广泛应用于电子产品、电动汽车和航空航天等多个领域。随着国家大力推行新能源汽车和储能市场，锂离子电池的产量也随之快速增长，然而大量投入市场的锂离子电池必然会面临电池寿命终止后的回收处理问题。2018年，高工产研锂电研究所(GGII)统计的我国动力电池总报废量达7.4万吨，而回收量仅为5472吨，仅占报废动力电池总量的7.4％。2019年我国锂离子电池的报废量约在14.1万吨，而在2020年预计报废量将达20万吨，废旧锂离子电池的回收处理必将成为锂离子电池发展中亟待解决的问题。废旧锂离子电池中含有大量的钴、镍、锰等紧缺有色金属以及六氟磷酸锂、碳酸酯类等有毒有害物质，若不对其进行合理的回收利用则会造成严重的环境污染以及资源浪费。然而目前，对废旧锂离子电池的回收处理研究主要集中在正极材料，而对负极材料的资源化利用却鲜少报道。

目前，废旧锂离子电池负极材料的回收方法主要包括火法回收和湿法回收，而火法回收为高温焙烧方法，对设备要求高，能耗大，且分离得到的铜箔夹带大量负极活性物料，因此，废旧锂离子电池负极材料的回收方法以湿法回收居多。石墨作为负极的主要组成部分(80-85％)因其纯度较高结晶度较好稳定碳结构吸引人们的关注。中国专利申请CN108123186A公开了一种从锂离子电池负极中回收石墨制备电芬顿阴极的方法，首先将锂离子电池外壳剥离得到负极片，对负极片进行超声剥离处理，并收集得到剥离的石墨粉末；所述剥离的石墨粉末进行浸出处理，过滤收集滤渣得到处理后的石墨粉末；将所述处理后的石墨粉末制备成电极浆料，搅拌，复合到基础电极上得到电芬顿阴极。在浸出处理过程中，采用强酸溶液和过氧化氢溶液形成的混合液进行酸浸出，或者采用碱溶液和过氧化氢溶液形成的混合液进行碱浸出，这些溶剂一般具有一定的危险性，在实际操作中对仪器还有工作人员的要求较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种从废旧锂离子电池负极材料中回收石墨制备石墨烯的方法，首先从废旧锂离子电池负极材料中回收石墨，再利用回收的石墨制备石墨烯。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种从废旧锂离子电池负极材料中回收石墨制备石墨烯的方法，包括以下步骤：

(1)将废旧锂离子电池进行完全放电后，剥离外壳，对电池进行拆解，将负极片置于溶剂中浸泡，使铜箔与石墨完全分离，抽滤，滤渣洗涤、干燥，得到负极碳材料粗品；

(2)用低共熔溶剂萃取步骤(1)得到的负极碳材料粗品，经磁力搅拌、超声震荡、过滤、干燥，得到低共熔溶剂萃取的负极碳材料；

(3)以步骤(2)得到的低共熔溶剂萃取的负极碳材料为原料，采用Hummers 氧化还原法制备得到石墨烯。

优选的，所述废旧锂离子电池包括但不仅限于：废旧钴酸锂电池、废旧锰酸锂电池、废旧磷酸铁锂电池。

优选的，步骤(1)中所述溶剂为去离子水、丙酮、乙醇中的一种或几种，浸泡时间为1-6h。