[发明专利]一种退役锂离子电池负极石墨的回收再生方法

说明书

本发明提供了一种退役锂离子电池负极石墨的回收再生方法，目的是解决退役负极石墨经济附加值低、再利用困难的问题。具体步骤如下：（1）将退役锂离子电池放电至2.5V，拆解，获得新鲜的负极极片，再将新鲜的负极极片展开、平铺并烘干，然后进行敲击使退役石墨与铜箔分离，回收退役石墨；（2）将退役石墨直接焙烧，利用升温速率将退役石墨中的有机组份转化成无定型炭，然后根据锂原子在不同温度下的迁移特性，实现退役石墨的预锂化，获得预锂石墨；（3）将预锂石墨与有机混合碳源混合均匀，在回转炉中焙烧，获得再生石墨负极材料。本发明获得的退役石墨无需进行除铜、纯度高，具有优异的电化学性能，可直接再应用于锂离子电池中。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料的回收再生领域，具体涉及一种退役锂离子电池负极石墨的回收再生方法，属于退役石墨的高值转化。

背景技术

新能源汽车的快速发展，给锂离子动力电池的变革带来了新的机遇与挑战。我国在2013年开始快速推广新能源汽车，截止2019年底，全国新能源汽车保有量已超过381万辆。按照车用锂离子动力电池平均使用寿命5-7年计算，到2020年全国累计退役锂离子动力电池将超过20万吨，经济规模超100亿元。据有关机构预测，到2025年，锂离子动力电池回收市场还将继续扩大至850亿元；而到2030年，则将达到1200亿元。因此，退役锂离子动力电池可谓是城市“金矿”。因此，锂离子动力电池的回收经济价值较高。

锂离子动力电池通常是由外壳、正极材料、负极材料、Al/Cu集流体、隔膜、电解液等组成。锂离子动力电池虽然不含有铅、铬等重金属，但其正极活性物质中含有的金属及非金属元素同样会造成水体、土壤等生态系统的破坏。此外，其含有的电解液、粘接剂、隔膜等有机组份经济性差、污染环境严重；含有的石墨属于固体废弃物，同样面临着经济价值较低、环境污染严重的问题。因此，锂离子动力电池关键组份的回收及高值转化再生利用至关重要。

退役石墨的杂质含量高、比容量低、循环性能较差，不再适用于锂离子电池及其它行业。若丢弃，则造成资源浪费、环境污染。因此，针对退役石墨再生利用的研究势在必行。

中国专利CN 110734058 A在公开一种从锂电池中回收石墨催化剂的方法及应用中进行了如下描述：首先，从锂离子电池中分离出石墨混合物，并按照50g/L-60g/L的固液比将石墨混合物加入到水中；然后，分离固体得到石墨粉末；最后，将石墨粉末清洗后干燥，得到石墨催化剂。该发明制备得到的石墨催化剂应用到处理有机污染废水中，催化效率高。

中国专利CN 110137469 A在公开一种废旧锂离子电池石墨负极材料再生的方法中进行了如下描述：首先，将废旧石墨负极材料在保护性气氛下烧结处理，以除掉导电剂、粘结剂、增稠剂；然后，将烧结后的废旧石墨负极材料与无机酸液混合反应，经过滤、洗涤、干燥后得到石墨粉；最后，将石墨粉、无机钛源与尿素和/或氨水混合反应，保护气氛下，反应物经煅烧后获得二氧化钛均匀包覆的石墨负极材料。

中国专利CN 101710632 A在公开一种废旧锂离子电池阳极材料石墨的回收及修复方法中进行了如下描述：首先，将石墨与铜箔分离，得到阳极材料石墨粗产品，除去阳极材料石墨粗产品中的锂、铜等金属杂质；然后，除去乙炔黑和残留有机物，并使石墨表面氧化，最后，包覆，进行表面修饰，获得再生石墨。

中国专利CN 109524736 A在公开废旧电池中石墨的回收方法及其用途中进行了如下描述：首先，将废旧电池回收中产生的石墨渣作为回收原料，并酸洗去除杂质得到初步纯化的石墨；将初步纯化的石墨置于反应釜中，氧化，得到二次纯化的石墨；用沥青对二次纯化后的石墨进行包覆，然后进行包覆层的碳化，得到石墨材料。

中国专利CN 110190352 A在公开一种锂离子电池负极材料的回收方法中进行了如下描述：首先，将废旧锂离子电池放电、拆解得到负极片；然后，采用棒磨机将负极片粉碎、振动筛分得到筛上物和筛下物；将筛上物通过气流分选设备获得铜粉；将筛下物通过气流分选设备获得石墨粉，并对石墨粉进行高温除杂。