[发明专利]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

说明书

本发明提供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。所述方法包括以下步骤：(1)取得锂离子电池负极片；(2)对步骤(1)所述负极片进行超声剥离处理，并收集得到剥离的石墨粉末；(3)对步骤(2)中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；(4)将步骤(3)中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。本发明制备的电芬顿阴极在处理污染物时具有较高的过氧化氢产率，能高效的降解污染物。本发明提供的方法既能缓解环境污染，又实现经济效益最大化。本发明可使石墨的回收纯度高达99％。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及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。

背景技术

锂离子电池因其具有的高能量密度，循环寿命长，无记忆效应等特点自其商业化以来在电子电器动力汽车等多个领域中被广泛应用。随着市场的发展，锂离子电池的产量逐年增加。随着车辆的发展，锂离子电池的需求量将达到221美元到2024年。锂电池的平均使用寿命仅有3～5年，且在锂电池的生产过程中，因生产工序失误导致不合格的废弃电池出现，不合格率约生产总量的10％～20％，所以锂电池用量增加，未来会废旧锂离子电池总量也将大幅度增加。据估计，到2020年，中国将会产生100万吨废旧锂离子电池。报废后的锂电池如果没有得到合理的处置，其所含的重金属将会对环境和人体健康构成一定的污染威胁。与此同时，废旧锂电池中含有贵金属和石墨均是价值很高的资源，无论从绿色环保还是经济效益等角度考虑，都应该对废旧锂离子电池进行资源化回收。如专利CN106328927A公开一种锂离子电池正极材料回收方法，通过高温煅烧使得活性粉末与铝箔分离，并通过加入氢氧化钠和碳酸钠选择性回收锂和其他金属，煅烧得到的金属混合物的前驱体，最终得到回收后的三元正极材料。专利CN104868190A公开了一种新型金属闭环循环回收锂离子电池正极材料的方法，包括将电极废料与还原性酸反应，之后固液分离实现金属回收的短流程回收工艺。专利CN105098281A公开了一种通过将电极片浸泡在硝酸锂和氢氧化锂的溶液中搅拌去除粘结剂，再焙烧过滤出的粉末从而回复正极材料的晶体结构，实现97％的金属回收。

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。若未经过处理便排放到环境中，不仅造成了资源的浪费，还会造成环境污染。因此对废旧负极物资实现回收利用达成了人们的共识。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，CN101154757A专利给出了一种回收负极石墨的方法，该方法包括如下步骤：(1)将电池负极片按固液重量比1:3-30置于30℃-100℃的浸泡剂中，充分浸泡至负极材料与集电体分离；(2)取出集电体,然后过滤得到固体物质；(3)在非氧化性气体保护下，将固体物质在400℃-800℃下加热，得到碳材料。但是该方法需要高温加热，能耗高，过程繁琐，且未给出回收后的石墨粉的二次利用方法。

电芬顿作为高级氧化技术中工艺较为成熟的一种逐渐引起了人们的注意。电芬顿技术通过阴极还原氧气生成过氧化氢，同时过氧化氢氧化Fe²⁺产生羟基自由基来实现对污染物的氧化降解。然而现有的电芬顿技术普遍使用气体扩散电极(GDEs)三维多孔电极作为阴极，而此类原料价格较高，会降低电芬顿技术的经济效益。因此如果能制备一种高效廉价的电芬顿阴极可以实现对大部分难降解污染物的无害化转化，将会具有广阔的应用前景。

所以，如何有效回收并利用废旧锂离子电池中的石墨，如何提高电芬顿技术降解污染物的经济效益，都是环保领域重要的研究方向。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供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。本发明提供的从锂离子电池负极中回收石墨制备电芬顿阴极的方法从废旧锂离子电池中对石墨进行回收，并结合其氧化还原特性将其应用到电芬顿阴极的制备中，大大提高污染物的降解效率，既解决了废旧锂离子电池的环境危害问题又提高了电芬顿污染物处理工艺的经济效益。