[发明专利]废旧电池中石墨的回收方法及其用途

说明书

本发明提供了一种废旧电池中石墨的回收方法及其用途，涉及电池回收领域，该废旧电池中石墨的回收方法，包括以下步骤：S1)酸洗提纯：提供废旧电池回收中产生的石墨渣作为回收原料，然后酸洗去除杂质得到初步纯化的石墨；S2)去除裂解碳；S3)包覆及碳化：用加热分解后为碳的碳源材料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。利用该回收方法，能够缓解利用现有石墨回收方法回收得到的石墨材料比表面积大、加工性能差以及作为负极材料时电池首次效率低的技术问题。

技术领域

本发明涉及电池回收领域，尤其是涉及一种废旧电池中石墨的回收方法及其用途。

背景技术

近年来，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不可避免的会带来电池寿命终止后的回收处理问题。2016年我国锂离子电池的报废量约在5-8吨，预计到2020年报废量将达到12-17万吨。报废锂离子电池中含有大量的钴、镍、锰、铜、铝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，若不加以回收利用会造成严重的环境污染以及资源浪费。因此对其进行资源化回收和无害化处理具有重大意义，同时也可以实现一定的经济效益。

报废锂离子电池经过破碎、分选，热解、酸洗等步骤后，经济价值较高的钴、镍、锰、锂、铜、铝等金属被优先提取出来，剩余的就是以石墨为主的渣料。受困于负极回收技术的不成熟，部分回收厂家直接将剩余石墨渣掩埋或焚烧处理，这不仅对环境产生了污染，也造成了资源的极大浪费。如果能将渣料中的石墨进行再生利用，不仅能够节省石墨资源，还能实现回收效益的最大化。目前，有部分回收厂家能够将石墨渣进行回收利用重新得到石墨材料，但是利用重新获得的石墨材料作为锂离子电池的负极时，其首次效率都要低于初次使用的石墨材料。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的核心在于发现，根据目前的石墨的回收工艺，由于报废的锂离子电池经热解后会产生一定的裂解碳，而目前石墨的回收工艺中的氧化过程并不能有效去除该部分裂解碳，裂解碳去除不彻底会造成回收得到的石墨材料比表面积过大(一般为3～5m²/g)，在制浆过程中石墨易团聚，不易分散，进而影响石墨的加工性能；另外，由于石墨的表面面积大，作为负极材料时，在首次充放电过程中，会嵌入和消耗过多的锂离子，进而降低了电池的首次效率。

本发明的第一目的在于提供一种废旧电池中石墨的回收方法，以缓解利用现有石墨回收方法回收得到的石墨材料比表面积大、加工性能差以及作为负极材料时电池首次效率低的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种上述回收方法在废旧电池回收中的用途，以对废旧电池中的负极材料进行有效回收。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种废旧电池中石墨的回收方法，包括以下步骤：

S1)酸洗提纯：提供废旧电池回收中产生的石墨渣作为回收原料，然后酸洗去除杂质得到初步纯化的石墨；

S2)去除裂解碳：将初步纯化的石墨置于反应釜中，在350～640℃下进行氧化，氧化过程中的搅拌速率为10～100r/min，空气流速1～50L/min，保温时间1～6h，得到二次纯化的石墨；

S3)包覆及碳化：用加热分解后为碳的碳源材料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。

进一步的，步骤S1)中，使用氢氟酸对所述石墨渣进行酸洗，所述氢氟酸的浓度为0.1～2mol/L。

进一步的，所述石墨渣与所述氢氟酸的质量比为1:(5～50)，酸洗过程的反应时间为1.5～2.5h。

进一步的，步骤S2)中，反应釜的升温速率为1～10℃/min。