一种回收锂离子电池石墨负极的方法技术

本发明专利技术公开了一种回收锂离子电池石墨负极的方法，收集失效后的锂离子电池，收集负极材料，将收集的负极材料充分洗涤后获得回收负极材料，该方法解决了废旧电池负极材料的重复利用的问题，由于失效后的负极材料再利用过程中存在容量损失的问题，本发明专利技术通过利用高比容量的亚硅材料对回收负极材料进行扩容，以提升其比容量。为了缓解亚硅材料在充放电过程中的体积膨胀导致的循环稳定性差的问题，通过对亚硅进行碳包覆作为缓冲层。该方法的优点在于制备工艺简单，制备成本低，且性能稳定，同时解决了废旧电池的处理难题，具有广阔的应用前景。该方法解决了废旧电池负极材料的重复利用的问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种回收锂离子电池石墨负极的方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂离子电池的处理问题，具体是指一种回收锂离子电池石墨负极的方法，一种废旧电池负极材料的回收再利用方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着锂离子电池的广泛应用，废旧电池的回收处理成为一个重点问题。对废旧锂离子电池进行回收拆解，经过处理后将正负极材料进行再利用，是进一步促进节能减排的重要方向。
[0003]目前商用锂离子电池负极材料以石墨为主，石墨由于高度的稳定性，失效后的电池负极材料回收后仍然具有非常好的电话学性能，然而由于制作极片过程中引入导电剂、粘结剂等材料，导致回收后的负极材料容量较商业化的石墨材料比容量明显降低，为了提升回收负极材料的比容量，本专利技术通过将回收后的负极材料与亚硅材料进行复合，充分利用亚硅材料比容量高的特点，改善回收负极的比容量，从而促进废旧电池负极材料的再利用问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种回收锂离子电池石墨负极的方法，一种简单可行的回收锂离子电池石墨负极，用于制备SiO
x
修饰的石墨材料。
[0005]本专利技术的再一目的在于：提供所述SiO
x
修饰的石墨材料的应用。
[0006]本专利技术目的通过下述技术方案实现：一种回收锂离子电池石墨负极的方法，回收负极材料（以石墨材料为主），通过将回收负极材料与亚硅材料复合，实现对回收负极材料的再利用，它包括如下步骤：步骤一：取循环失效后的锂离子电池负极极片，收集集流体表面的负极材料，将负极材料分散于去离子水中，超声10min后，抽滤，然后分散于乙醇中，超声10min，抽滤，用去离子水和乙醇分别超声
‑
抽滤处理5~10次后，将负极材料烘干，然后，用浓度0.08~0.2M的稀盐酸（HCl）浸泡2~3h，抽滤，用去离子水多次浸泡
‑
抽滤，将所得负极材料置于鼓风干燥箱中干燥；得到回收的负极材料；步骤二：取0~1g粒度分布范围在D50为3~4μm的氧化亚硅（SiO
x
，0<x<2），与碳源置于球磨机中研磨，所述的碳源为沥青或蔗糖中的至少一种，碳源与氧化亚硅的质量比为（4~5）:100，得研磨好的样品；步骤三：将步骤二研磨好的样品与10g步骤一所得回收的负极材料预混，将混好的样品置于管式炉中，在高纯氩氛围下热处理，热处理温度650~750℃保温2~4h、900~950 ℃保温2~3h，升温速度3~6℃/min，待降至室温，取出，得到SiO
x
修饰的石墨材料。
[0007]本专利技术方法通过将回收负极材料与亚硅材料复合，实现对回收负极材料的再利用。
[0008]其中，步骤一所说的失效后的锂离子电池为容量将至初始容量80%以下的锂离子
电池，取负极极片的方法为在湿度低于10%的环境中将锂离子电池拆解，得到负极极片。
[0009]本专利技术还提供了一种所得的SiO
x
修饰的石墨材料可用于锂离子电池负极。测试结果表明，该材料可以提升回收负极的比容量及倍率性能。
[0010]本专利技术提供一种简单的废旧电池负极材料的回收及扩容方法，可大幅提高回收负极的比容量，且制备工艺简单，制备的成本低，对推进废旧电池的回收再利用具有实际应用价值。该方法解决了废旧电池负极材料的重复利用的问题，由于失效后的负极材料再利用过程中存在容量损失的问题，本专利技术通过利用高比容量的亚硅材料对回收负极材料进行扩容，以提升其比容量。为了缓解亚硅材料在充放电过程中的体积膨胀导致的循环稳定性差的问题，通过对亚硅进行碳包覆作为缓冲层。本专利技术方法制备工艺简单，制备成本低，且所得产品性能稳定，同时解决了废旧电池的处理难题，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0011]图1为SiO
x
修饰的石墨材料的循环数据。
具体实施方式
[0012]实施例1：一种回收锂离子电池石墨负极的方法，通过将回收负极材料与亚硅材料附合，实现对回收负极的再利用，按如下步骤制备SiO
x
修饰的石墨材料：步骤一：取循环失效后的锂离子电池负极极片，收集集流体表面的负极材料，将负极材料分散于去离子水中，超声10min后，抽滤，然后分散于乙醇中，超声10min，抽滤，用去离子水和乙醇分别超声
‑
抽滤处理5次后，将负极材料烘干，然后，用浓度0.1M的稀盐酸（HCl）浸泡3h，抽滤，用去离子水多次浸泡
‑
抽滤，将所得负极材料置于鼓风干燥箱中干燥；得到回收的负极材料；步骤二：取1g粒度分布范围在D50为3μm的氧化亚硅（SiO
x
，0<x<2），与碳源沥青置于球磨机中研磨，沥青与氧化亚硅的质量比为5:100，得研磨好的样品；步骤三：将步骤二研磨好的样品与10g步骤一所得回收的负极材料预混，将混好的样品置于管式炉中，在高纯氩氛围下热处理，热处理温度650℃保温2h，900℃保温3h，升温速度5℃/min，待降至室温，取出，得到SiO
x
修饰的石墨材料。
[0013]本实施例制得的SiO
x
修饰的石墨材料与粘结剂（CMC）和导电剂（SP）和SBR按质量比8：0.5：1：0.5混合成浆料，制成工作电极，组装成纽扣电池后静置10小时以上，在环境温度25℃下进行充放电测试，克容量为479.4mAh/g。图1为纽扣电池的循环数据，由图可以看出，循环300圈后，电池的容量保持率为87.2%。
[0014]实施例2：一种回收锂离子电池石墨负极的方法，与实施例1步骤近似，按如下步骤制备SiO
x
修饰的石墨材料：步骤一：取循环失效后的锂离子电池负极极片，收集集流体表面的负极材料，将负极材料分散于去离子水中，超声10min后，抽滤，然后分散于乙醇中，超声10min，抽滤，用去离子水和乙醇分别超声
‑
抽滤处理10次后，将负极材料烘干，然后，用浓度0.2M的稀盐酸（HCl）浸泡3h，抽滤，用去离子水多次浸泡
‑
抽滤，将所得负极材料置于鼓风干燥箱中干燥；
得到回收的负极材料；步骤二：取0.5g粒度分布范围在D50为4μm的氧化亚硅（SiO
x
，0<x<2），与碳源沥青置于球磨机中研磨，沥青与氧化亚硅的质量比为5:100，得研磨好的样品；步骤三：将步骤二研磨好的样品与10g步骤一所得回收的负极材料预混，将混好的样品置于管式炉中，在高纯氩氛围下热处理，热处理温度650℃保温2h、900℃保温3h，升温速度5℃/min，待降至室温，取出，得到SiO
x
修饰的石墨材料。
[0015]本实施例制得的SiO
x
修饰的石墨材料与粘结剂（CMC）和导电剂（SP）和SBR按质量比8：0.5：1：0.5混合成浆料，制成工作电极，组装成纽扣电池后静置10小时以上，在环境温度25℃下进行充放电测试，克容量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回收锂离子电池石墨负极的方法，其特征在于，回收锂离子电池负极材料，通过将回收负极材料与亚硅材料复合，实现对回收负极的再利用它包括如下步骤：步骤一：取循环失效后的锂离子电池负极极片，收集集流体表面的负极材料，将负极材料分散于去离子水中，超声10min后，抽滤，然后分散于乙醇中，超声10min，抽滤，用去离子水和乙醇分别超声
‑
抽滤处理5~10次后，将负极材料烘干，然后，用浓度0.08~0.2M的稀盐酸（HCl）浸泡2~3h，抽滤，用去离子水多次浸泡
‑
抽滤，将所得负极材料置于鼓风干燥箱中干燥；得到回收的负极材料；步骤二：取0~1g粒度分布范围在D50为3~4μm的氧化亚硅（SiO
x
，0<x<2），与碳源置于球磨机中研磨，所述的碳源为沥青或蔗糖中的至少一种，碳源与氧化亚硅的质量比为（4~5）:100，得研磨好的样品；步骤三：将步骤二研磨好的样品与10g步骤一所得回收的负极材料预混，将混好的样品置于管式炉中，在高纯氩氛围下热处理，热处理温度650~750℃保温2~4h、900~950 ℃保温2~3h，升温速度3~6℃/min，待降至室温，取出，得到SiO
x
修饰的石墨材料。2.根据权利要求1所述的一种回收锂离子电池石墨负极的方法，其特征在于：步骤一所说的失效后的锂离子电池为容量将至初始容量80%以下的锂离子电池，取负极极片的方法为在湿度低于10%的环境中将锂离子电池拆解，得到负极极片。3.根据权利要求1或2所述的一种回收锂离子电池石墨负极的方法，其特征在于：按如下步骤制备SiO
x
修饰的石墨材料：步骤一：取循环失效后的锂离子电池负极极片，收集集流体表面的负极材料，将负极材料分散于去离子水中，超声10min后，抽滤，然后分散于乙醇中，超声10min，抽滤，用去离子水和乙醇分别超声
‑
抽滤处理5次后，将负极材料烘干，然后，用浓度0.1M的稀盐酸（HCl）浸泡3h，抽滤，用去离子水多次浸泡
‑
抽滤，将所得负极材料置于鼓风干燥箱中干燥；得到回收的负极材料；步骤二：取1g粒度分布范围在D50为3μm的氧化亚硅（SiO
x
，0<x<2），与碳源沥青置于球磨机中研磨，沥青与氧化亚硅的质量比为5:100，得研磨好的样品；步骤三：将步骤二研磨好的样品与10g步骤一所得回收的负极材料预混，将混好的样品置于管式炉中，在高纯氩氛围下热处理，热处理温度650℃保温2h，900℃保温3h，升温速度5℃/min，待降至室温，取出，得到SiO
x
修饰的石墨材料。4.根据权利要求1或2所述的一种回收锂离子电池石墨负极的方法，其特征在于：按如下步骤制备SiO
x
修饰的石墨材料：步骤一：取循环失效后的锂离子电池负极极片，收集集流体表面的负极材料，将负极材料分散于去离子水中，超声10min后，抽滤，然后分散于乙醇中，超声10min，抽滤，用去离子水和乙醇分别超声
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：崔大祥，葛美英，刘鹏飞，张芳，王亚坤，卢玉英，王金，张放为，焦靖华，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：