一種鋰電池材料回收利用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于循環(huán)再利用技術領域，尤其涉及一種鋰電池材料回收利用方法和裝置。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池具有電化學性能好、綠色環(huán)保等優(yōu)點，被廣泛地應用于電子產(chǎn)品領域。目前，鋰電池已廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、攝像機、數(shù)碼相機等領域，并有望在電動汽車、航天和儲能等方面得到應用。
[0003]隨著鋰離子電池的廣泛使用，相應的，也產(chǎn)生了大量的廢棄的鋰離子電池，對廢棄的鋰離子電池進行合理有效的資源化處置，尤其對正極材料鈷酸鋰回收再利用，不僅可以緩解潛在的環(huán)境污染壓力，同時能解決鈷資源緊張的問題，具有重大的意義。
[0004]目前所形成的廢棄的鋰離子電池處理方式主要集中于正極貴金屬材料和負極銅材料的分離回收與精制，但是很少有對以石墨為主的負極碳材料的回收的研究處理，這不僅浪費了大量的碳資源，而且，如果對其后續(xù)的處理處置不當，可能會造成較為嚴重的二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種鋰電池材料回收利用方法，以解決現(xiàn)有技術對廢棄的鋰離子電池處理時，主要集中于正極貴金屬材料和負極銅材料的分離回收與精制，容易浪費碳資源，而且可能會造成較為嚴重的二次污染的問題。
[0006]第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種鋰電池材料回收利用方法，所述方法包括:
[0007]將鋰電池的負極銅箔片進行第一次加熱煅燒后，獲取所述負極銅箔片上脫落的石墨碳粉末；
[0008]在所述石墨碳粉末中加入濃硫酸、高錳酸鉀以及過氧化氫，得到所述石墨碳粉末的混合液；
[0009]將所述石墨碳粉末的混合液過濾并洗滌至中性后進行干燥處理，得到石墨粉體。
[0010]結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能實現(xiàn)方式中，在所述將所述石墨碳粉末混合液過濾并洗滌至中性后進行干燥處理，得到石墨粉體步驟之后，所述方法還包括:
[0011 ]將所述石墨粉體進行第二次煅燒，將第二次煅燒后的石墨粉體進行磨粉處理，對磨粉處理后的石墨粉體過濾得到回收的石墨粉體。
[0012]結(jié)合第一方面的第一種可能實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能實現(xiàn)方式中，所述將所述石墨粉體進行第二次煅燒，將第二次煅燒后的石墨粉體進行磨粉處理，對磨粉處理后的石墨粉體過濾得到回收的石墨粉體具體為:
[0013]將所述石墨粉體放入煅燒爐內(nèi)按照10-20攝氏度/分鐘的加熱速度進行加熱，在溫度達到800-1300攝氏度時，煅燒1-3小時，經(jīng)降至室溫后得到第二次煅燒后的石墨粉體；
[0014]將所述第二次煅燒后的石墨粉體放入球磨機中球磨后，經(jīng)過600-1000目篩進行過濾，得到回收的石墨粉體。
[0015]結(jié)合第一方面的第二種可能實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能實現(xiàn)方式中，所述將所述第二次煅燒后的石墨粉體放入球磨機中球磨步驟具體為:
[0016]將所述第二次煅燒后的石墨粉體放入球磨機中球磨的時間為0.5-1.5小時，所述球磨機的轉(zhuǎn)速為200-400轉(zhuǎn)/分鐘。
[0017]結(jié)合第一方面，在第一方面的第四種可能實現(xiàn)方式中，所述將鋰電池的負極銅箔片進行第一次加熱煅燒后，獲取所述負極銅箔片上脫落的石墨碳粉末步驟包括:
[0018]將鋰電池進行裁剪得到鋰電池的負極銅箔片，將所述負極銅箔片裁剪至預定尺寸的裁剪片；
[0019]將所述裁剪片放入煅燒爐內(nèi)，以5-20攝氏度/分鐘的加熱速度，加熱至550-650攝氏度，并持續(xù)加熱1-2小時后自然冷卻；
[0020]將冷卻后的負極銅箔片進行機械振動和過濾，得到石墨碳粉末，所述過濾網(wǎng)為600-800 目篩。
[0021]結(jié)合第一方面的第四種可能實現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能實現(xiàn)方式中，所述裁剪片的預定尺寸為:裁剪片的長為1.5厘米-2.5厘米，所述裁剪片的寬為1.5厘米-2.5厘米。
[0022]結(jié)合第一方面的第四種可能實現(xiàn)方式，在第一方面的第六種可能實現(xiàn)方式中，在所述將鋰電池進行裁剪得到鋰電池的負極銅箔片，將所述負極銅箔片裁剪至預定尺寸的裁剪片步驟之前，所述方法還包括:
[0023 ]將所述鋰電池連接放電設備進行放電處理。
[0024]結(jié)合第一方面，在第一方面的第七種可能實現(xiàn)方式中，所述在所述石墨碳粉末中加入濃硫酸、高錳酸鉀以及過氧化氫，得到所述石墨碳粉末的混合液步驟包括:
[0025]在所述石墨碳粉末中加入濃硫酸和高錳酸鉀，控制反應溫度為2-15攝氏度，反應的時長為0.2-1小時；
[0026]將混合液的溫度控制在30-60攝氏度，將混合液稀釋2-8倍，在稀釋后的混合液中加入濃度為5%的過氧化氫，直到加入過氧化氫不產(chǎn)生氣泡為止。
[0027]結(jié)合第一方面的第七種可能實現(xiàn)方式，在第一方面的第八種可能實現(xiàn)方式中，所述石墨碳粉末與所述濃硫酸的質(zhì)量比為1:2-1:10，所述石墨碳粉末與所述高錳酸鉀的質(zhì)量比為
[0028]結(jié)合第一方面，在第一方面的第九種可能實現(xiàn)方式中，所述將所述石墨碳粉末的混合液過濾并洗滌至中性后進行干燥處理，得到石墨粉體步驟包括:
[0029]通過真空抽濾裝置將石墨碳粉末的混合液進行抽濾得到抽濾后的混合物，使用鹽酸和/或去離子水將所述抽濾后的混合物洗滌至中性；
[0030]將洗滌后的混合物在70-90攝氏度的干燥箱中干燥8-10小時，得到石墨粉體。
[0031]在本發(fā)明中，鋰電池的負極銅箔片經(jīng)煅燒后，粘在所述負極銅箔片上的石墨碳能夠高效的脫落，然后將脫落的石墨碳粉末中加入濃硫酸、高錳酸鉀以及過氧化氫進行氧化處理，可有效的去除石墨碳粉末中的雜質(zhì)，同時擴充碳層結(jié)構(gòu)的空間，將過濾、洗滌并干燥后的石墨粉體，可以作為冶金用高純度增碳劑作用，使得鋰電池中的石墨碳得到有效的回收，避免因處理不當可能對環(huán)境造成二次污染。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的鋰電池材料的回收利用方法的實現(xiàn)流程圖；
[0033]圖2是本發(fā)明第二實施例提供的一種鋰電池材料的回收利用方法的實現(xiàn)流程圖。
【具體實施方式】
[0034]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]石墨是生產(chǎn)增碳劑的優(yōu)質(zhì)材料，目前在用的增碳劑種類較多，包括焦炭、人造石墨、煅燒石油焦、天然石墨等，使用時均存在不同程度的缺陷。以此考慮利用廢舊電極的石墨材料來生產(chǎn)較為優(yōu)質(zhì)的增碳劑，隨著國內(nèi)冶煉新工藝日漸發(fā)展成熟，市場對于增碳劑的要求也越來越高，以適應高質(zhì)量的冶煉需要。本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種鋰電池材料回收利用方法，以解決現(xiàn)有技術中對鋰電池回收利用時，沒有對鋰電池中的石墨碳進行有效的回收利用，既浪費了資源，也容易引起二次污染的問題。比如現(xiàn)有技術中對于鋰電池的回收利用，通常集中于正極貴金屬材料和負極銅材料的分離回收與精制，但是對以石墨為主的負極碳材料的回收處理研究很少，這不僅浪費了大量的碳資源，而且如果對其后續(xù)的處理處置不當，可能會造成較為嚴重的二次污染。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0036]實施例一:
[0037]圖1示出了本發(fā)明第一實施例提供的鋰電池材料回收利用方法的實現(xiàn)流程，詳述如下:
[0038]在步驟S101中，將鋰電池的負極銅箔片進行第一次加熱煅燒后，獲取所述負極銅箔片上脫落的石墨碳粉末。
[0039]具體的，所述鋰電池，即本發(fā)明實施例中用于回收利用的廢棄的鋰電池，可以為智能設備所使用的鋰電池，也可以為汽車或者航天設備中用于儲能的鋰電池，對于負極采用石墨材料的鋰電池，均可采用本發(fā)明實施例所述回收方法進行石墨粉體的回收。
[0040]本發(fā)明實施例中所述鋰電池，其負極銅箔片上粘貼有石墨碳材料，在傳統(tǒng)的回收利用時，往往通過濕法冶金或者火法進行金屬的回收，以及通過煅燒方法使鈷酸鋰得到再生，濕法處理不能完全回收利用鈷酸鋰，且在操作過程中會產(chǎn)生大量的酸堿廢液，煅燒再生能耗較高，且會產(chǎn)生有害氣體從而對環(huán)境造成嚴重污染。
[0041]本發(fā)明實施例中所述第一次加熱煅燒前，一種優(yōu)選的實施方式還包括對廢棄的鋰電池進行放電處理，以避免對鋰電池進行拆解時，可能出現(xiàn)放電事故，比如可能出現(xiàn)正極與負極短路時出現(xiàn)電火花，可能引起火災或者爆炸事故。
[0042]所述對廢棄的鋰電池進行放電處理，可以將鋰電池的正極與負極連接放電設備，比如可以為熱電阻等。
[0043]所述將鋰電池的負極銅箔片進行第一次加熱煅燒后，獲取所述負極銅箔片上脫落的石墨碳粉末步驟，具體可以包括:
[0044]1.1)、將鋰電池進行裁剪得到鋰電池的負極銅箔片，將所述負極銅箔片裁剪至預定尺寸的裁剪片。
[0045]優(yōu)選的實施方式中，所述裁剪片的預定尺寸可以為:裁剪片的長為1.5厘米-2.5厘米，所述裁剪片的寬為1.5厘米-2.5厘米。當然，這只是一種對負極銅箔片的一種較好的裁剪方式，使得裁剪后的各個銅箔片的尺寸控制在一定的尺寸之內(nèi)，以更有效的實現(xiàn)對負極銅箔片上的石墨碳做脫落處理。這是由于，如果負極銅箔片的尺寸過大，在振動處理時，容易使銅箔片發(fā)生卷曲，使得石墨碳不容易掉落，從而會使回收效率不高的缺陷。
[0046]1.2)、將所述裁剪片放入煅燒爐內(nèi)，以5-20攝氏度/分鐘的加熱速度，加熱至550-650攝氏度，并持續(xù)加熱1-2小時后自然冷卻。
[0047]具體的，所述煅燒爐，可以為馬弗爐，可以將所述裁剪片裝入坩禍或者其它耐高溫器皿中。
[0048]將裁剪片從室溫開始以5-20攝氏度每分鐘的速度，比如10攝氏度每分鐘的速度，對裁剪片進行加熱，當溫度上升至550-650攝氏度之間的區(qū)間，比如用戶設定的600攝氏度時，則停止對溫度的提升，并保持在該溫度的時長為1-2小時，比如可以保持1.5小