一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法

allin2025-03-26  31


本发明涉及固体废弃物资源回收领域,具体涉及一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法。


背景技术:

1、众所周知,废旧石墨中含有大量有害物质,例如重金属、电解液和有机物。并且这些物质的堆放也需要占据根很大的土地带间,还会造成地下水和土壤的污染。假如没有进行有效处理,会威胁到生态环境和人类健康。

2、现代社会中,随着锂离子电池需求量的迅速增长,不可避免地会产生大量报废电池。据统计,石墨在中型混合动力汽车、插电式混合动力汽车(phev)和电动汽车中的含量分别可达约4kg、8kg和47kg。面对大量锂离子电池退役潮来临,石墨负极材料的回收处理与资源循环问题亟待解决。废石墨被丢弃或焚烧,将会带来包括颗粒污染和温室气体(ghgs)排放等在内的严重环境风险。因此,石墨资源的日益稀缺使得废弃石墨的智能回收或再利用变得尤为必要。开展废旧电池中石墨材料回收和再利用研究具有重要意义,一方面可以实现石墨负极材料的循环和高值化利用,缓解资源紧缺带来的压力;另一方面帮助解决了废弃锂电池造成的环境污染。

3、现有技术中,锂离子电池采用湿法回收有价金属。具体为经过前处理和预处理后将退役的锂离子电池电极活性材料进行溶解,使得li、co、ni、mn等有价值的金属以离子形式溶解在溶液里,溶解后的金属离子通过化学沉淀、溶剂萃取或离子交换等方法从溶液中分离出来。

4、分离有价金属后的电池废渣(石墨废渣)里,存在大量报废石墨,这些石墨依然具有回收价值,但是报废石墨不能直接回收利用,一方面,报废石墨中依然存在有少量重金属,电解质和有机物,这些杂质将会对报废石墨的再利用有一定影响,需要通过一些方法除去其中的杂质,另一方面,报废石墨在电池充放电的循环中,其物化结构遭到了严重破坏,需要修复才能发挥其原本性能。


技术实现思路

1、为了解决以上技术问题,本发明的目的是提供一种成本低、回收率高的。

2、为了达到上述发明目的,本发明的技术方案是,

3、一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法,具体步骤为:

4、步骤一、将湿法提锂后的石墨废渣打碎成粉末,浸入氢氧化钠溶液中搅拌清洗;

5、步骤二、将步骤一碱洗后的石墨粉末加入盐酸溶液中搅拌浸取;

6、步骤三、将步骤二酸洗后的石墨粉末加入盐酸、硫酸、过氧化氢在超声环境下浸取、干燥;

7、步骤四、将步骤三干燥后的石墨粉末装入瓷舟,用管式炉煅烧,得到石墨。

8、上述技术方案中,湿法提锂后的石墨废渣中石墨含量为60~70%,另含有f、p、al、ni、c、cu、mn、li。

9、优选的技术方案,步骤一中的石墨废渣经过100目筛子筛离,氢氧化钠溶液的浓度为1~1.5mol/l,石墨废渣与氢氧化钠溶液的固液比为1:10,浸取时间≥1h,石墨废渣的质量损失在29~31%。

10、优选的技术方案,步骤二中的盐酸溶液浓度为4mol/l,反应温度为40℃,石墨粉末与盐酸溶液的固液比为1:8,石墨粉末的质量损失在6~8.5%。

11、优选的技术方案,步骤三中的盐酸溶液浓度为3mol/l,反应温度为40℃,石墨粉末与盐酸溶液的固液比为1:10,盐酸、硫酸、过氧化氢的体积比为6:3:1,其中过氧化氢的浓度为30%。步骤三在超声的环境下进行,超声功率为300w,超声时间为20min,石墨粉末其质量损失在4.5%。

12、上述技术方案中,步骤四得到的石墨固定碳含量≥99.5%、石墨化程度≥95%、粒径/d50范围8~20μm、振实密度≥1.00g/cm3、灰分≤0.100%、水分≤0.2%、比表面积范围2~5m2/g、压实密度1.2~2.0g/cm3、磁性物质含量≤0.5ppm。

13、本发明的优点是:

14、1、本发明所用试剂、反应方法均相对简单易行,并且成本较低,减轻了废旧锂离子电池石墨回收经济上的压力;

15、2、经由本发明再生修复的石墨含碳率和石墨化率高,其他各项指标均满足电池级石墨的要求;

16、3、本发明的石墨废渣来源丰富、符合绿色、低碳、可持续的发展理念;

17、4、由于本发明操作性较强、成本低,本发明在电池生产中的石墨循环利用领域具有一定的潜在应用价值。



技术特征:

1.一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法,其特征在于:其具体步骤为,

2.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法,其特征在于:步骤一中的氢氧化钠溶液的浓度为1~1.5mol/l,石墨废渣与氢氧化钠溶液的固液比为1:10,浸取时间≥1h。

3.根据权利要求2所述的一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法,其特征在于:经步骤一碱洗后的石墨废渣的质量损失在29~31%。

4.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法,其特征在于:步骤二中的盐酸溶液浓度为4mol/l,反应温度为40℃,石墨粉末与盐酸溶液的固液比为1:8。

5.根据权利要求4所述的一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法,其特征在于:经步骤二酸洗后的石墨粉末的质量损失在6~8.5%。

6.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法,其特征在于:步骤三中的盐酸溶液浓度为3mol/l,反应温度为40℃,石墨粉末与盐酸溶液的固液比为1:10,盐酸、硫酸、过氧化氢的体积比为6:3:1,其中过氧化氢的浓度为30%;步骤三在超声的环境下进行,超声功率为300w,超声时间为20min。

7.根据权利要求6所述的一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法,其特征在于:经步骤三混合酸洗后的石墨粉末的质量损失在4.5%。


技术总结
发明公开了一种废旧锂电池湿法提锂后石墨的再生修复方法,具体步骤为:将湿法提锂后的石墨废渣打碎成粉末,浸入氢氧化钠溶液中搅拌清洗;将步骤一碱洗后的石墨粉末加入盐酸溶液中搅拌浸取;将步骤二酸洗后的石墨粉末加入盐酸、硫酸、过氧化氢在超声环境下浸取、干燥;将步骤三干燥后的石墨粉末装入瓷舟,用管式炉煅烧,得到石墨。本发明所用试剂、反应方法均相对简单易行,并且成本较低,减轻了废旧锂离子电池石墨回收经济上的压力;经由本发明再生修复的石墨含碳率和石墨化率高,其他各项指标均满足电池级石墨的要求。

技术研发人员:陈学礼,王福生,李海涛,郑凯,邓朝勇,李石凤,赖文,廖龙江
受保护的技术使用者:赣南师范大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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