一种石墨负极材料回收再利用的方法技术

为克服现有技术中废旧石墨负极的回收利用率低以及废旧PVC焚烧污染环境的问题，本发明专利技术提供了一种石墨负极材料回收再利用的方法，所述废旧石墨负极粉与聚氯乙烯以及导电导热碳材料等回收助剂共混包覆；包覆后废旧石墨负极粉热处理；废旧石墨负极粉洗涤及金属离子浸出；浸出液除杂及碳酸锂回收；废旧石墨的回收热处理。本发明专利技术提供的石墨负极材料回收再利用方法，以所述聚氯乙烯和导热碳材料作为回收助剂，有利于增强混合材料热传导性能，避免了对废旧石墨长时间高温煅烧，减少石墨损耗，实现锂元素快速回收，且回收周期短、效果好，同时减少了酸的使用，生产和经济效益高。生产和经济效益高。生产和经济效益高。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨负极材料回收再利用的方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料回收
，具体涉及一种石墨负极材料回收再利用的方法。

技术介绍

[0002]目前废旧电池一般经过经拆解后进行分类回收，由于负极材料石墨的回收附加值较低，大多会采取掩埋和焚烧等方式对废旧石墨负极材料进行处理，造成资源浪费。目前废旧石墨负极的净化技术大致分为高温煅烧法、酸浸法、电化学法等方式，高温煅烧法产生有毒气体且对温度的要求高，能源消耗高，增加了回收成本，并且较高温度热处理下，石墨表面会产生许多含氧官能团，随着温度的升高，石墨的损失率和表面粗糙度同样增加，加剧了石墨的损失；酸浸法一般先用煅烧法分离铜箔和废旧石墨，再采用无机酸浸出的方式去除废旧石墨中的金属杂质，此方法可以全组分且高效回收有价金属，但是酸浸法产生的废液会造成环境污染；电化学法仅可实现集流体铜箔与石墨活性材料的分离，有价金属的回收问题没有得到解决。现有专利文献中，尝试使用氯气在1000～1100℃时将高沸点金属和氧化物转化为低沸点氯化物，从而达到降低反应温度、节约能耗的目的，但是反应产生的氯化物有毒，且会对设备造成腐蚀。
[0003]PVC等具有质量轻、防水防潮及阻燃隔热等优点，应用广泛，对于废旧塑料的处理中，特别是含氯塑料进行焚烧时，由于PVC的含氯量达50％以上，所以在焚烧中会释放大量的HCl气体和一些含氯毒性的污染物，对环境造成伤害。目前，很多塑料垃圾和其他固体垃圾的处理方式一样，主要采用的是填埋和焚烧的方式，未能及时得到合理处理的废旧塑料在堆积填埋的过程中会产生酸碱有机物，严重时还会溶解出垃圾中的重金属。热降解是一种裂解技术，在一定条件或催化作用下，在无氧或者缺氧的状态下，物质被加热至350～900℃时转化为气体、焦炭和水，热解产生的HCl对热降解反应有催化作用。
[0004]废旧锂离子电池负极材料中不仅含有铜、石墨，还有较高含量的锂元素，通常情况下，废旧石墨中的锂元素含量为31mg/g。废旧石墨中的锂的存在形式主要为Li2CO3、Li2O、LiF、ROCO2Li、CH3OLi等，可将其划分为水溶性锂盐和非水溶性锂盐，其中一些组分可在去离子水中直接浸出，而另一些组分则镶嵌在石墨层中，需要采用酸与其反应，进而从石墨层间回收锂。一步水洗后的石墨负极中金属离子含量为0.1％～2％，灰分重量百分比为1～5％。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中废旧石墨负极的回收利用率低以及废旧PVC焚烧污染环境的问题，提供一种回收经济价值高且节能环保的石墨负极材料回收再利用的方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]提供一种石墨负极材料回收再利用的方法，包括以下步骤：
[0008]废旧石墨负极粉与PVC粉体及导电导热碳材料融合包覆；
[0009]包覆后废旧石墨负极粉的热处理，使废旧石墨负极粉中的金属元素与PVC热裂解产生的氯元素反应得到氯化金属盐；
[0010]废旧石墨负极粉的洗涤及氯化金属盐浸出；
[0011]废旧石墨负极粉的回收热处理。
[0012]可选的，在进行“废旧石墨负极粉与PVC粉体及导电导热碳材料融合包覆”之前，在保护性气体中对所述废旧石墨负极粉进行热处理，所述热处理温度为150℃～350℃，时间为0.5h～3h。
[0013]可选的，所述保护性气体为Ar、N2、Kr中的一种或多种。
[0014]可选的，所述导电导热碳材料为碳纳米管CNTs或石墨烯GPE中的一种或几种。
[0015]可选的，所述包覆后废旧石墨负极粉中导电导热碳材料的质量占比为0.5～5wt％。
[0016]可选的，所述包覆后废旧石墨负极粉中PVC粉体质量占比为0.5～10wt％，所述PVC粉体粒径范围≤1μm。
[0017]可选的，所述包覆后废旧石墨负极粉的热处理中加热升温速率为2～5℃/min，热处理温度为100～220℃，热处理时间为20～120min。
[0018]可选的，在所述废旧石墨负极粉洗涤液中添加除杂剂去除微量的铜元素杂质，除杂后的洗涤液中添加锂离子沉淀剂富集碱金属元素。
[0019]可选的，所述除杂剂为Na2S、K2S、NaHS、H2S、BaS中的一种或几种。
[0020]可选的，所述沉淀剂为CO2、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3中的一种或几种。
[0021]采用本专利技术提供的石墨负极材料回收利用方法，利用聚氯乙烯塑料初步热降解产生的氯元素与热处理后的石墨融合包覆并掺杂导电导热碳材料，通过导电碳材料的优良导热性能，使混合物在热环境下不会产生热能堆积，废旧石墨负极中的锂等金属元素与聚氯乙烯热降解产生的氯元素均匀的发生反应，将废旧石墨中的金属及金属盐杂质等转化为易溶及可溶性盐，再经水洗浸出除杂沉淀得到碳酸锂，同时将石墨进行短时间的热处理，恢复其层状结构状态；采用本专利技术提供的石墨负极材料回收方法可实现锂元素的快速回收且回收效果好，同时可减少酸的使用，减少废水的产生和节约处理成本；采用导电导热碳材料作为回收助剂，避免对废旧石墨长时间的热处理，减少石墨损失和能耗，回收周期短，具有更好的生产和经济效益。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例1制备的半扣式电池充放电曲线图；
[0023]图2是本专利技术提供的石墨负极材料回收再利用流程图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0026]提供一种石墨负极材料回收再利用的方法，包括以下步骤：
[0027]废旧石墨负极粉与PVC粉体及导电导热碳材料融合包覆；
[0028]包覆后废旧石墨负极粉的热处理，使废旧石墨负极粉中的金属元素与PVC热裂解产生的氯元素反应得到氯化金属盐；
[0029]废旧石墨负极粉的洗涤及氯化金属盐浸出；
[0030]废旧石墨负极粉的回收热处理。
[0031]具体的，利用所述聚氯乙烯热解产生的氯元素与热处理后的石墨融合包覆并掺杂导电导热碳材料，使混合物在热环境下不会产生热能堆积，废旧石墨负极中的锂等金属元素与聚氯乙烯热降解产生的氯元素均匀的发生反应，将废旧石墨中的金属及金属盐杂质等转化为易溶及可溶性盐，再经水洗浸出，除杂沉淀得到碳酸锂，同时将石墨进行短时间的热处理，恢复其层状结构状态。
[0032]在本专利技术实施例中，在进行“废旧石墨负极粉与PVC粉体及导电导热碳材料包覆”之前，对所述废旧石墨负极粉进行热处理，所述热处理温度为150℃～350℃，热处理时间为0.5h～3h。
[0033]所述热处理温度为300℃，热处理时间为1h。
[0034]在本专利技术实施例中，所述保护性气体为Ar、N2、Kr中的一种或多种。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨负极材料回收再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：废旧石墨负极粉与PVC粉体及导电导热碳材料融合包覆；包覆后废旧石墨负极粉的热处理，使废旧石墨负极粉中的金属元素与PVC热裂解产生的氯元素反应得到氯化金属盐；废旧石墨负极粉的洗涤及氯化金属盐浸出；废旧石墨负极粉的回收热处理。2.根据权利要求1所述的一种石墨负极材料回收再利用的方法，其特征在于，在进行“废旧石墨负极粉与PVC粉体及导电导热碳材料融合包覆”之前，在保护性气体中对所述废旧石墨负极粉进行热处理，所述热处理温度为150℃～350℃，时间为0.5h～3h。3.根据权利要求2所述的一种石墨负极材料回收再利用的方法，其特征在于，所述保护性气体为Ar、N2、Kr中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种石墨负极材料回收再利用的方法，其特征在于，所述导电导热碳材料为碳纳米管CNTs或石墨烯GPE中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种石墨负极材料回收再利用的方法，其特征在于，所述包覆后废旧石墨负极粉中导电导...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云鹏，张紫岩，
申请(专利权)人：珠海鹏亿渤能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：