[发明专利]一种利用回收石墨制备高容量负极材料的方法

说明书

本发明涉及一种利用回收石墨制备高容量负极材料的方法，该方法包括以下步骤：以粉碎后的报废锂离子电池回收过程中的石墨渣或者负极极片边角料为原料，经两次酸浸除去金属杂质，水洗至中性后干燥得到石墨粗产品；将所述石墨粗产品与具有粘结性的碳源、硅基或锡基液相混合，置于高速搅拌机中混合分散；将所述混合物进行干燥，干燥后的混合物置于高温惰性气氛中完成石墨修复，碳化和碳包覆过程。本发明中使用硅基/锡基材料与具有粘结性的碳源混合，再经液相混合和高温碳化，粘结性碳源不仅可以修复结构遭到破坏的石墨，而且可以对硅基或者锡基材料达到理想的碳包覆效果。

技术领域

本发明涉及锂离子电池回收和再利用领域技术，尤其涉及一种工艺简单，能耗较低的从利用废旧锂离子电池回收石墨制备高容量负极材料的方法。

背景技术

从全球对环境的重视以及电池企业控制成本出发，废弃锂离子电池的处理问题越来越受到广泛关注。一方面，锂离子电池回收可以有效解决锂离子电池中的重金属以及电解液对于环境和人类的危害。另一方面，锂离子电池回收可以将镍、钴、铜、锂等贵金属再重新利用，极大缓解电芯生产上游企业的成本压力。

目前，废旧锂离子电池回收主要集中在电池报废后的预处理工艺(破碎、回收铜)和价值金属的提取(镍、钴、锂)技术的探索，对于锂离子电池负极石墨的回收关注度很低。此外，随着高能量密度电芯的开发要求，单纯的石墨负极已经无法满足能量密度300Wh/kg的电芯生产需求，硅基负极、二氧化锡(782mAh/g)由于比容量高、嵌锂电位低等优点受到越来越多的关注，目前贝特瑞、天目先导，杉杉股份和江西紫宸等企业已经量产硅基负极材料。

现有专利CN106129522中涉及一种利用锂离子电池回收石墨的制备方法，以及利用回收石墨制备高容量负极材料的制备方法。具体为：先将细碎的负极极片在高温(300-800℃)惰性气氛中处理，除去粘结剂。之后，将高温处理后的负极极片与纳米硅基材料，纳米锡基材料和碳源材料置于球磨机中球磨处理，而后通过振动筛筛分废铜箔后再进行高温碳化处理最终得到高容量的负极材料。

一般而言，对于电池回收产生的石墨渣大多采用焚烧方式，或者将回收产生的石墨渣或者生产过程中产生的石墨负极边角料进行简单的煅烧、水洗和酸洗，部分除去其中的粘结剂，电解液和少量金属杂质。然而，这样回收的石墨纯度低，且报废后的锂离子电池中的石墨在几百次甚至上千次循环后、或者不当物理回收(球磨、超声)均会对废旧石墨产生破坏，因此，诸如此类的方法回收后的石墨品质较差，无法满足锂离子电池石墨负极的使用要求，难以二次利用。

硅基负极，二氧化锡都具有严重的体积效应，电导性差，在循环过程中易粉化和团聚的缺点。为了改善硅基负极和二氧化锡负极的缺陷，研究者们已经开发出诸如纳米化、结构优化等方法，碳包覆是公认的有效改善硅基负极和二氧化锡负极缺陷的方法。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种工工艺过程简单，成本低的利用回收石墨制备高容量负极材料的方法，且该方法所制备的高容量负极材料具有优异的电化学性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用回收石墨制备高容量负极材料的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，以粉碎后的报废锂离子电池回收过程中的石墨渣或者负极极片边角料为原料，经两次酸浸除去金属杂质，水洗至中性后干燥得到石墨粗产品。

步骤二，将得到的石墨粗产品与具有粘结性的碳源、硅基或锡基液相混合，置于高速搅拌机中混合分散。

步骤三，将得到的混合物进行干燥，干燥后的混合物置于高温惰性气氛中完成石墨修复，碳化和碳包覆过程。