一種利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料的方法，先廢舊鎳氫電池的拆解，把隔膜、正極材料及負極材料分離開后，分別浸泡在蒸餾水中10?24h，清洗掉電解液，然后進行干燥，將正極材料進行焙燒后與負極材料按質(zhì)量比為1:0.1?10混勻，得到鋰離子電池負極材料；本發(fā)明簡單、成本低，而且不會對環(huán)境造成污染；制備得到的鋰離子電池負極材料應(yīng)用在鋰離子電池上，放電容量高且循環(huán)性能好，實現(xiàn)了廢舊電池的循環(huán)利用。
【專利說明】
_種利用廢舊鎮(zhèn)氫電池制備裡禹子電池負極材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種利用廢舊鎳氫電池電極材料生產(chǎn)鋰離子電池負極材料的方法，通過對電極材料進行處理后制備鋰離子電池負極材料，達到回收、再利用的目的，涉及廢舊鎳氫電池回收、循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳氫電池應(yīng)用的迅速發(fā)展，使得其在達到壽命后的處置成為一個必須面對的問題，無論從環(huán)境的角度，還是從資源綜合利用的角度看，回收廢舊鎳氫電池對于保護環(huán)境并回收利用二次資源均具有重要意義，目前，廢棄鎳氫電池再生回收的主要問題在于:正負極板中含有大量的有價金屬鎳鈷和貴重的稀土金屬元素，資源化的價值極高，但由于各元素含量差異小，雜質(zhì)元素多，分離回收較困難，如何有效綜合回收利用其中的有價金屬成為目前需要迫切解決的課題之一。
[0003]鎳氫電池自問世以來一直定位于移動通信和移動計算市場，隨著人們對電池中重金屬元素(汞、鉛及鎘)含量的限制，重金屬元素含量少的氫-鎳電池將有更大的市場，隨著礦產(chǎn)資源的日益枯竭，使有色金屬資源的回收再生利用勢在必行，而廢舊鎳氫電池中含有33%?42%的鎳元素，對廢舊鎳氫電池的回收處理有利于緩解鎳供需缺口增加帶來的經(jīng)濟壓力，極具研究開發(fā)價值。
[0004]作為全球電池生產(chǎn)大國之一的中國，其電池年產(chǎn)量占全球電池年產(chǎn)量的1/3，僅小型鎳氫電池的年產(chǎn)量就可達到每年16億只，為配套23億的氫-鎳電池產(chǎn)業(yè)，將年耗混合稀土金屬7636噸，金屬鎳22599噸，金屬鈷3882.7噸，金屬錳1725噸，金屬鋁287.5噸，廢舊鎳氫電池中含有36%?42 %的鎳，3%?4 %的鈷和8%?1 %的稀土元素，建立廢I日鎳氫電池回收體系，將有利于保護環(huán)境和充分利用有色金屬資源。
[0005]目前，鎳氫電池的回收主要有火法和濕法兩種方法，由于火法回收成本高、對環(huán)境有污染而不被常用了；目前多采用濕法浸出、萃取除雜來回收廢舊鎳氫電池，但其操作復(fù)雜、對反應(yīng)條件要求嚴格且浸出后的酸液和萃取后的廢液對環(huán)境也會造成一定的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料的方法，包括以下步驟:(I)將廢舊鎳氫電池進行拆解，去掉鋼化外殼、電解液，把隔膜、正極材料及負極材料分離開；
(2)將步驟(I)拆解得到的正極材料和負極材料分別在水中浸泡10_24h;
(3 )將步驟(2 )清洗后的正極材料和負極材料在60-90 0C干燥8-20h;
(4)將步驟(3)干燥后的正極材料在馬弗爐中進行焙燒，焙燒條件為:50-120min升溫到400-500°C保溫20-60min，再用40-200min升溫到600-900°C保溫5-50min，最后自然冷卻；
(5)將步驟(4)焙燒后的正極材料與步驟(3)干燥后的負極材料按質(zhì)量比為1:0.1-10的比例混勻，得到鋰離子電池負極材料。
[0007]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明簡單、成本低，而且不會對環(huán)境造成污染；制備得到的鋰離子電池負極材料應(yīng)用在鋰離子電池上，放電容量高且循環(huán)性能好，實現(xiàn)了廢舊電池的循環(huán)利用。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明實施例1利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料制備的鋰離子電池的首次充放電曲線圖；
圖2為本發(fā)明實施例1利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料制備的鋰離子電池的循環(huán)性能曲線圖。
【具體實施方式】
[0009]實施例1
本實施例所述利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料的方法，具體包括以下步驟:
(1)將廢舊鎳氫電池進行拆解處理，將拆解好的電池進行分離，去掉鋼化外殼、電解液，再把隔膜、正極材料及負極材料分離開；
(2)將步驟(I)拆解得到的正極材料和負極材料分離后分別浸泡在蒸餾水中10h，清洗掉電解液；
(3 )將步驟(2 )清洗后的正極材料和負極材料放在恒溫干燥箱內(nèi)60 °C干燥I Sh;
(4)將步驟(3)干燥后的正極材料在馬弗爐中進行焙燒處理，焙燒條件為50min升溫到400°C保溫30min，再用140min升溫到650°C保溫15min，最后自然冷卻；
(5)將步驟(4)焙燒后的正極材料與步驟(3)干燥后的負極材料按質(zhì)量比為1:0.1混勻，得到鋰離子電池負極材料。
[0010]將本實施例制備得到的鋰離子電池負極材料、乙炔黑和粘結(jié)劑混勻研磨、涂覆、制備成電池，其中負極材料:乙炔黑:粘結(jié)劑=8:1:1，粘接劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。
[0011]如圖1所示，本實施例制備得到的鋰離子電池的首次放電容量達709mAh，與碳和氧化物的復(fù)合物的首次放電容量(700mAh)相當，遠高于氧化銅的首次放電容量(268mAh)，比氧化錫首次放電容量(500mAh)高，比氧化鈷負極材料的首次放電容量差不多(690mAh)，比氧化鐵負極材料首次放電容量(750mAh)稍低，比氧化鎳負極材料首次放電容量(600mAh)高；如圖2所示為制備得到的鋰離子電池的循環(huán)性能曲線，由圖中可得鋰離子循環(huán)性能良好。
[0012]實施例2
本實施例所述利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料的方法，具體包括以下步驟:
(1)將廢舊鎳氫電池進行拆解處理，將拆解好的電池進行分離，去掉鋼化外殼、電解液，再把隔膜、正極材料及負極材料分離開；
(2)將步驟(I)拆解得到的正極材料和負極材料分離后分別浸泡在蒸餾水中20h，清洗掉電解液；
(3 )將步驟(2 )清洗后的正極材料和負極材料放在恒溫干燥箱內(nèi)70 °C干燥15h; (4)將步驟(3)干燥后的正極材料在馬弗爐中進行焙燒處理，焙燒條件為10min升溫到480°C保溫40min，再用200min升溫到850°C保溫5min，最后自然冷卻；
(5)將步驟(4)焙燒后的正極材料與步驟(3)干燥后的負極材料按質(zhì)量比為1:10混勻得到鋰離子電池負極材料。
[0013]將本實施例制備得到的鋰離子電池負極材料、乙炔黑和粘結(jié)劑混勻研磨、涂覆、制備成電池，其中負極材料:乙炔黑:粘結(jié)劑=8:1:1，粘接劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。
[0014]本實施例制備得到的鋰離子電池的首次放電容量達707mAh，與碳和氧化物的復(fù)合物的首次放電容量(700mAh)相差不多，遠高于氧化銅的首次放電容量(268mAh)，比氧化錫首次放電容量(500mAh)高，與氧化鈷負極材料的首次放電容量差不多(690mAh)，比氧化鐵負極材料首次放電容量(750mAh)稍低，比氧化鎳負極材料首次放電容量(600mAh)高，且循環(huán)性能良好的電池。
[0015]實施例3
本實施例所述利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料的方法，具體包括以下步驟:
(1)將廢舊鎳氫電池進行拆解處理，將拆解好的電池進行分離，去掉鋼化外殼、電解液，再把隔膜、正極材料及負極材料分離開；
(2)將步驟(I)拆解得到的正極材料和負極材料分離后分別浸泡在蒸餾水中15h，清洗掉電解液；
(3 )將步驟(2 )清洗后的正極材料和負極材料放在恒溫干燥箱內(nèi)80 °C干燥8h;
(4)將步驟(3)干燥后的正極材料在馬弗爐中進行焙燒處理，焙燒條件為120min升溫到420°C保溫50min，再用120min升溫到700°C保溫50min，最后自然冷卻；
(5)將步驟(4)焙燒后的正極材料與步驟(3)干燥后的負極材料按質(zhì)量比為1:5混勻得到鋰離子電池負極材料。
[0016]將本實施例制備得到的鋰離子電池負極材料、乙炔黑和粘結(jié)劑混勻研磨、涂覆、制備成電池，其中負極材料:乙炔黑:粘結(jié)劑=8:1:1，粘接劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。
[0017]本實施例制備得到的鋰離子電池的首次放電容量達715mAh，與碳和氧化物的復(fù)合物的首次放電容量(700mAh)相差不多，遠高于氧化銅的首次放電容量(268mAh)，比氧化錫首次放電容量(500mAh)高，與氧化鈷負極材料的首次放電容量差不多(690mAh)，比氧化鐵負極材料首次放電容量(750mAh)稍低，比氧化鎳負極材料首次放電容量(600mAh)高，且電池循環(huán)性能良好。
[0018]實施例4
本實施例所述利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料的方法，具體包括以下步驟:
(1)將廢舊鎳氫電池進行拆解處理，將拆解好的電池進行分離，去掉鋼化外殼、電解液，再把隔膜、正極材料及負極材料分離開；
(2)將步驟(I)拆解得到的正極材料和負極材料分離后分別浸泡在蒸餾水中24h，清洗掉電解液；
(3 )將步驟(2 )清洗后的正極材料和負極材料放在恒溫干燥箱內(nèi)90 °C干燥I Oh;
(4)將步驟(3)干燥后的正極材料在馬弗爐中進行焙燒處理，焙燒條件為90min升溫到500°C保溫60min，再用10min升溫到900°C保溫45min，最后自然冷卻；
(5)將步驟(4)焙燒后的正極材料與步驟(3)干燥后的負極材料按質(zhì)量比為1:2混勻得到鋰離子電池負極材料。
[0019]將本實施例制備得到的鋰離子電池負極材料、乙炔黑和粘結(jié)劑混勻研磨、涂覆、制備成電池，其中負極材料:乙炔黑:粘結(jié)劑=8:1:1，粘接劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。
[0020]本實施例制備得到的鋰離子電池的首次放電容量達698mAh，與碳和氧化物的復(fù)合物的首次放電容量(700mAh)相差不多，遠高于氧化銅的首次放電容量(268mAh)，比氧化錫首次放電容量(500mAh)高，與氧化鈷負極材料的首次放電容量差不多(690mAh)，比氧化鐵負極材料首次放電容量(750mAh)稍低，比氧化鎳負極材料首次放電容量(600mAh)高，且電池循環(huán)性能良好。
[0021]實施例5
本實施例所述利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料的方法，具體包括以下步驟:
(1)將廢舊鎳氫電池進行拆解處理，將拆解好的電池進行分離，去掉鋼化外殼、電解液，再把隔膜、正極材料及負極材料分離開；
(2)將步驟(I)拆解得到的正極材料和負極材料分離后分別浸泡在蒸餾水中18h，清洗掉電解液；
(3 )將步驟(2 )清洗后的正極材料和負極材料放在恒溫干燥箱內(nèi)85 °C干燥20h;
(4)將步驟(3)干燥后的正極材料在馬弗爐中進行焙燒處理，焙燒條件為10min升溫到450°C保溫20min，再用40min升溫到600°C保溫35min，最后自然冷卻；
(5)將步驟(4)焙燒后的正極材料與步驟(3)干燥后的負極材料按質(zhì)量比為1:1混勻得到鋰離子電池負極材料。
[0022]將本實施例制備得到的鋰離子電池負極材料、乙炔黑和粘結(jié)劑混勻研磨、涂覆、制備成電池，其中負極材料:乙炔黑:粘結(jié)劑=8:1:1，粘接劑為聚偏氟乙烯(PVDF)。
[0023]本實施例制備得到的鋰離子電池的首次放電容量達702mAh，與碳和氧化物的復(fù)合物的首次放電容量(700mAh)相差不多，遠高于氧化銅的首次放電容量(268mAh)，比氧化錫首次放電容量(500mAh)高，與氧化鈷負極材料的首次放電容量差不多(690mAh)，比氧化鐵負極材料首次放電容量(750mAh)稍低，比氧化鎳負極材料首次放電容量(600mAh)高，且電池循環(huán)性能良好。
【主權(quán)項】
1.一種利用廢舊鎳氫電池制備鋰離子電池負極材料的方法，具體包括以下步驟: (1)將廢舊鎳氫電池進行拆解，去掉鋼化外殼、電解液，把隔膜、正極材料及負極材料分離開； (2)將步驟(I)拆解得到的正極材料和負極材料分別在水中浸泡10-24h; (3 )將步驟(2 )清洗后的正極材料和負極材料在60-90 0C干燥8-20h; (4)將步驟(3)干燥后的正極材料進行焙燒，焙燒條件為:50-120min升溫到400-500°C保溫20-60min，再用40-200min升溫到600-900°C保溫5-50min，最后自然冷卻； (5)步驟(4)焙燒后的正極材料與步驟(3)干燥后的負極材料按質(zhì)量比為1:0.1-10的比例混勻，得到鋰離子電池負極材料。
【文檔編號】H01M10/54GK106099233SQ201610609737
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月29日 公開號201610609737.2, CN 106099233 A, CN 106099233A, CN 201610609737, CN-A-106099233, CN106099233 A, CN106099233A, CN201610609737, CN201610609737.2
【發(fā)明人】張正富, 王立麗, 冷崇燕, 易健宏, 劉警峰
【申請人】昆明理工大學