[发明专利]一种废旧锂离子电池负极材料资源化的方法

说明书

本发明公开了一种废旧锂离子电池负极材料资源化的方法。首先，将废旧锂离子电池负极石墨材料在含有一定浓度H⁺的水溶液中进行上下震荡洗涤或回流循环洗涤。在回收锂资源的同时，使石墨层间膨胀。然后，以洗涤液中含有的锂为原料，利用沉淀法制备了碳酸锂产品。最后，以洗涤后的废旧石墨为原料，利用液相机械剥离的方法制备了石墨烯材料。该方法简单、便于大规模生产应用。再生了碳酸锂材料和高附加值的石墨烯产品，提高了废旧锂离子电池负极材料回收的经济性，实现了废旧锂离子电池负极材料的资源化利用。

技术领域

本发明涉及废旧电池回收领域，尤其是涉及一种废旧锂离子电池负极材料资源化的方法。

技术背景

随着新能源汽车的发展，动力锂离子电池的使用和报废数量不断增大。大量废旧锂离子电池的存放不仅污染环境，而且还造成了资源的浪费。目前，从废旧锂离子电池正极材料中回收镍、钴、锰、锂等有价金属组分的研究有很多，也取得了很好效果。相比于正极材料，废旧锂离子电池负极材料的价值相对不高。但是，随着锂资源的短缺和价格的不断攀升，负极中所蕴含的价值亟待发掘，如何提高负极石墨材料回收的经济性更是一个值得关注的问题。

废旧锂离子电池负极材料中含有一定量的锂资源。锂的来源主要有两个：一是在锂离子电池充放电过程中，嵌入的锂没能脱出，滞留在材料层间；二是电解液吸附到材料上的锂。因此，提高负极材料回收的首要目标是要回收这部分锂资源。

此外，石墨的高值化利用是提高废旧锂离子电池回收效益，实现废旧负极材料资源化利用的另一个关键性因素。石墨烯是一种具有新型的二维纳米材料，其强度大、导电导热性能强，应用潜力巨大。石墨是制备石墨烯的重要原料，专利CN10325906A公开了一种以废旧锂离子电池负极石墨材料为原料，采用氧化还原法剥离再生石墨烯的方法。其实，废旧锂离子电池负极材料中的石墨因锂离子的嵌入而导致石墨层间膨胀，石墨更容易剥离，因此能否基于废旧锂离子电池负极石墨的特点，开发一种更安全环保、便于大规模生产的石墨烯再生制备方法，对进一步提高废旧锂离子电池整体回收的价值具有重要意义。为了实现上述目标，本发明开发了一种从废旧锂离子电池负极材料中提锂、液相直接剥离制备高附加值石墨烯的方法，为实现废旧锂离子电池负极材料资源化利用提供新思路。

发明内容

本发明的目的在于开发一种从废旧锂离子电池负极材料回收锂资源，并制备高附加值石墨烯的方法。

本发明一种废旧锂离子电池负极材料资源化的方法，其主要步骤包括：

步骤一

将废旧负极石墨材料置于酸液中进行上下震荡洗涤；得到洗涤后液和洗涤后的固体；

或

将废旧负极石墨材料置于反应器内；从反应器底部通入酸液；从反应器顶部抽离酸液并形成循环；得到洗涤后液和洗涤后的固体；

或

将废旧负极石墨材料置于反应器内；从反应器顶部通入酸液；从反应器底部抽离酸液并形成循环；得到洗涤后液和洗涤后的固体；

步骤二

洗涤完成后，进行固液分离；得到固体和液体；固体进行干燥；得到备用固体；

步骤三

调整步骤二所得液体的pH值至大于等于7后，加入水溶性碳酸盐或鼓入二氧化碳；生成沉淀，得到碳酸锂；

步骤四

对步骤二所得固体进行剥离；得到石墨烯。

本发明一种废旧锂离子电池负极材料资源化的方法，步骤一中，废旧负极石墨材料粒度小于等于50微米。

本发明一种废旧锂离子电池负极材料资源化的方法，步骤一中，所述酸液中，H⁺的浓度为0.3-1mol/L。