[发明专利]一种锂离子电池废旧石墨负极材料的再生方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池废旧石墨负极材料的再生方法，属于电池回收和无机材料的修复技术领域，该方法包括下述步骤：首先通过液相浸渍法将粘性碳源均匀的包覆在回收石墨表面，再通过高温热处理的方式在回收石墨表面形成一层包覆碳，从而保护回收石墨表面，减少比表面积，提高首次库伦效率，改善循环稳定性。该回收方法步骤简单、无污染，而且反应物均可循环再利用所制备的高容量负极材料具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于电池回收和无机材料的修复技术领域，具体涉及一种锂离子电池废旧石墨负极材料的再生方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、使用寿命长、成本较低等特点，被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车中(吴宇平等，锂离子电池：应用与实践》(第二版)，化学工业出版社，2012年)。目前，负极材料主要分为两大类：第一类碳材料，包括石墨基负极(改性石墨、中间相炭微球等)；第二类非碳材料，主要包括过渡金属氧化物、多元锂合金和过渡金属氮化物、磷化物、硫化物等。其中石墨基负极由于具有长循环稳定性、高电导率以及高热力学和力学稳定性等优势，广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、医疗器械等领域。尤其是在新能源汽车产销量高增背景下，电动汽车市场对锂离子电池的需求持续走高，据公安部交通管理局发布数据，截至2021年底，全国新能源汽车保有量达784万辆。但随着而来的是电动汽车的逐步报废，据国家统计局统计数据显示，截止至2030年电动汽车报废量将达到100万辆，到2040年将超过190万辆。为了响应国家发展绿色经济号召，必须考虑电动汽车废弃之后电池的处理问题，确保在回收需求达到更大容量之前基础设施能够就绪。

在废旧锂离子电池中石墨负极材料经历过多种老化机制，如SEI形成和溶剂分子的嵌入，导致石墨的本体结构和表面结构发生明显的劣化，因此通常情况下无法再用于锂离子电池中，必须进行修复，才能再生用于锂离子电池。但目前废旧锂离子电池的处理主要围绕正极材料中有价金属的回收开展，针对于电池负极材料的再生方法研究较少。而且现有的负极石墨再生的方法中破碎法(艾戊云、孔令超、袁海中，一种锂离子电池负极石墨回收利用的方法，发明专利申请号CN202010503999.7)能耗低，回收效率高，但产品纯度低；煅烧法(冯津赤、李新强、马成，一种高电压废旧锂电池的高效处理方法，发明专利申请号CN202210062919.8)回收效率高，但能耗高；溶剂法(徐艳红、唐泽韬、吴晋、侯愉婷，一种从报废锂离子电池中回收石墨的方法，发明专利申请号CN201911383357.1)工艺简单、产品回收率和纯度高但成本高，毒性强。鉴于废锂离子电池数量的迅速增加以及高纯石墨在电池制造中的广泛使用，必须考虑适当的回收和再生技术，因此亟待开发新型再生方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有石墨负极材料再生技术不足，提供一种锂离子电池废旧石墨负极材料的再生方法，该方法工艺简单，所制备的高容量负极材料具有优异的电化学性能。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种废旧锂离子电池石墨的改性方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

S1、将废旧锂离子电池中的回收石墨与有机高分子材料、沥青或石油焦中的一种或者两种以上按一定质量比进行均匀混合；

S2、将S1中所得的混合物进行干燥，干燥后的混合物置于惰性气氛中，采用热处理工艺完成混合物中有机高分子材料、沥青或石油焦的碳化或石墨化过程。

所述S1中的所述有机高分子材料为热塑型或热固型，可以为人造的，也可以为天然的。

所述人造有机高分子材料包括酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯腈、密胺树脂、呋喃树脂、聚氯乙烯中的一种或者两种以上。

所述天然有机高分子材料包括蛋白质、木质素、天然橡胶、纤维素、淀粉、甲壳素、核酸的一种或者两种以上。

所述有机高分子材料、沥青或石油焦的加入量为石墨的0.1％-50wt.％，优选为5％-10wt.％。