[发明专利]一种废旧电池负极回收退役石墨深度除杂方法

说明书

本发明涉及电池回收领域，公开了一种用于回收并循环再生退役电池中石墨的深度除杂方法。该方法以不同来源废旧电池负极拆解所得石墨混料为原料，首先通过溶剂对混料进行浸取，随后干燥并进行筛分分级得到预处理石墨；之后将预处理除杂后石墨与复合碱进行低温下熔融深度除杂处理；最后将碱熔后除杂石墨进行酸浸后处理，经水洗、过滤、干燥后得到深度除杂回收石墨。本发明通过碱复合形成低共熔化合物，在较低温度下对退役石墨通常难以彻底脱除的杂质元素实现较为彻底的脱除，除杂再生后石墨能够满足电池级石墨理化性能，拥有较好的电化学性能。

技术领域

本发明属于环境保护与再生技术领域，涉及电池材料回收再生技术，通过对回收退役石墨混料的深度除杂处理，实现废旧电池负极石墨材料有效再生并重新进行资源化利用。

背景技术

当前国家对于新能源汽车产业高质量发展出台了多个重要产业政策，推动了新能源汽车销量持续增长，新能源汽车保有量逐年增加。前期售出的新能源汽车中动力电池即将进入生命末期，未来退役动力电池量将大幅增加。预计至2025年，国内动力电池退役量将超过35万吨，退役动力电池回收市场具有非常大的潜力，发展整套完整成熟的退役动力电池回收产业链迫在眉睫。

目前动力电池电极材料的回收主要集中在正极活性物质如钴、锂、铁、锰以及集流体中铜、铝等有价金属元素。由于负极中的石墨来源相对广泛，回收迫切度不高，其回收技术鲜有公开。作为一种国家战略资源，石墨特别是锂离子电池中所使用的高端天然石墨与人造石墨有着重要的经济价值。随着退役电池量的增加，其回收的价值也凸显。同时，负极石墨回收技术，也是实现废旧电池全组分清洁回收及高值循环利用的关键工艺。

市场上负极石墨粉料回收方法主要分为三种，湿法回收、火法回收、机械分离回收。湿法回收活性材料纯度高，回收率高，但存在着酸耗大，环保成本高，且部分杂质元素如铝、铁无法彻底去除，影响材料再生后性能。火法回收工艺简便，但存在着工序耗能高，回收率低等问题。机械分离回收对设备要求高，对微量杂质分离困难且去除率低，回收材料直接再利用性能差。上述方法单独使用对石墨回收再生效果有限，而多种方法搭配使用又将造成回收成本大幅增加，同时对于部分杂质元素如铝与铁仍旧不能彻底脱除，这将影响材料的再生利用性能。

CN105186059报道了一种失效方形锂离子电池负极石墨材料的回收再利用方法，其将放电后负极片置于稀盐酸中超声溶解，剩余石墨经过低温真空烘干，之后在氧化剂溶液中超声处理以及氮气气氛中热处理对石墨材料进行回收。CN101944644报道了一种锂离子电池负极材料高温回收方法，通过高温烘烤使粘结剂分解失去作用，同时回收从集流体上自然脱落负极粉料。CN104241723报道了一种不合格锂离子电池中负极石墨再生利用方法，其通过溶剂预处理，筛分分离，氧化除杂，高温处理、表面改性等工序对负极石墨进行回收再生利用。

目前市场上对不同来源废旧电池拆解所得退役石墨混料的处理工艺忽略了拆解过程中不同来源退役电池包装、电解液、正极材料、集流体等其他组成对再生过程的影响，而且对废旧电池负极片处理后所得石墨混料中的元素并不能做到很好的分离与脱除，通常需要进行高温处理，能耗较大。未来对负极石墨材料的再生高值利用将是废旧动力电池实现全组分回收所面临的核心技术问题之一。因此，很有必要提供一种低能耗的负极石墨混料深度除杂技术，彻底去除回收混料中影响再生石墨性能的杂质元素，使再生后石墨达到电池级标准。

发明内容

本发明提供了一种废旧电池拆解回收所得负极石墨混料的深度除杂工艺，该方法可以将回收石墨混料中金属杂质元素彻底脱除，实现退役石墨的循环再生，该方法的步骤为：

(1)以不同来源废旧电池拆解所得石墨混料作为原料，进行溶剂浸取预处理，其中，通过不同拆解方式所得负极混料含有Li、Cu、Al、Fe、P、F、Ni、Co、Mn中一种或几种杂质。

优选地，浸取溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮。