CN107317048A - 从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔和石墨的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔和石墨的方法，属于电极材料的回收技术领域。该方法将废旧锂离子电池放电、人工拆解后裁剪，得到负极片，然后置于1.0‑3.0mol/L、温度为30‑60℃的硫酸溶液中浸泡1‑3min，使铜箔与石墨完全分离；捞出铜箔用水冲洗、晾干，得到铜箔产品；含石墨的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥、筛分后得到石墨，具有一定酸度的滤液作为浸泡负极片的酸液循环使用。本发明解决了废旧锂离子电池负极材料回收中，铜箔与石墨无法高效、彻底分离的难题，得到的铜箔产品纯度高，可直接再利用；其工艺简单，流程短，回收成本低，易于大规模工业生产，回收过程不产生二次污染，对环境友好。

Description

从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔和石墨的方法
技术领域
本发明属于电极材料的的回收技术领域，涉及一种从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔和石墨的方法。
背景技术
锂离子电池是目前世界上技术性能最好的可充电化学电池，具有工作电压高、比能量大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、无污染等优点，广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、便携式工具、电动自行车、电动汽车等领域。然而，广泛的使用必然伴随着大量废旧锂离子电池的产生，若将这些废旧锂离子电池随意丢弃不仅会对环境造成污染，更是对资源的严重浪费。因此开展废旧锂离子电池及其产生废料的回收资源化，会产生良好的经济效益、社会效益和环境效益。废旧锂离子电池中可回收利用的成分很多，主要含有金属镍、钴、铜、铁、铝、锂等有价金属，其中约有金属钴15%，铜14%，铝4.7%，锂0.1%，这些金属属一次资源，极具回收价值。目前，人们对废旧锂离子电池各种金属资源的回收利用主要集中在正极片中活性物料的回收利用方面，对负极片上铜箔与石墨的分离与回收研究较少。
目前，废旧锂离子电池负极材料的回收方法主要包括火法回收和湿法回收，而火法回收为高温焙烧方法，对设备要求高，能耗大，且分离得到的铜箔夹带大量负极活性物料，因此，废旧锂离子电池负极材料的回收方法以湿法回收居多。授权公告号为CN103618120 B的发明专利公开了一种废旧锂离子电池负极材料中石墨与铜片的分离及回收方法，该方法先采用0.1-0.3mol/L的酸溶液浸泡废旧锂离子电池负极材料，然后过筛分离，筛上物为铜片，筛下物为含有石墨粗产品的浸泡液；铜片除去附着于其上的酸溶液得到高纯度铜片，含有石墨粗产品的浸泡液中加入氧化剂，然后过滤、洗涤、烘干，得到初步提纯的石墨产品，最后将该初步提纯的石墨产品两步高温处理、冷却、筛分后得到高碳石墨。实际操作中发现，此方法由于浸泡废旧锂离子电池负极材料的酸溶液浓度太低，需要浸泡的时间较长，铜箔与石墨无法实现彻底分离，且后续石墨的提取与提纯过程工艺复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的是，针对专利CN 103618120 B中方法的不足，提供一种工艺简单、流程短、铜箔与石墨分离彻底的从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔和石墨的方法，在高效回收铜箔与石墨的同时降低回收成本。
本发明从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔和石墨的方法，具体包括以下步骤：
（1）将废旧锂离子电池进行放电、拆解、人工裁剪或机械破碎，得到负极片；
（2）配制1.0-3.0mol/L的硫酸溶液，水浴加热至30-60℃时放入步骤（1）中裁剪好的负极片，浸泡，直至铜箔与石墨完全分离；
（3）将分离出的铜箔捞出，用水冲洗、晾干后回收再利用；含石墨的溶液过滤，滤渣洗涤、干燥后得到石墨，滤液可返回步骤（2）循环使用。
上述步骤（1）中，放电过程为将废旧锂离子电池置于0.6-6%氯化钠溶液中浸泡24-48h。锂离子电池放电所使用的溶液有多种，本发明选择0.6-6%氯化钠溶液，利用氯化钠溶液强电解质的性质，可以加快锂离子电池放电速度。
步骤（1）和步骤（2）中负极片宽度为5cm，长度为5-10cm，有利于后续的剥离效果。
步骤（2）中，若浸泡时间短于1min，铜箔剥离不彻底，而长于3min铜箔表面被氧化的铜与硫酸反应，使杂质铜进入剥离液中，造成后续净化除杂的负担。因此，本发明优选浸泡时间为1-3min。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、解决了废旧锂离子电池负极材料回收中，铜箔与石墨无法高效、彻底分离的难题，得到的铜箔产品纯度高，可回收再利用。
2、工艺简单，流程短，回收成本低，易于大规模工业生产。
3、回收过程不产生二次污染，对环境友好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔与石墨的方法作进一步说明。
实施例1
将废旧锂离子电池置于6%氯化钠溶液中浸泡24h进行放电、人工拆解，得到负极材料100g，然后人工裁剪得到5cm×10cm的负极片；配制1 mol/L硫酸溶液500mL，置于3L的烧杯中，水浴升温至40℃，放入裁剪好的负极片浸泡3min，使铜箔与石墨完全分离；捞出铜箔用水冲洗2次，自然晾干，得到5cm×10cm的铜箔；含石墨的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥、筛分后得到石墨，具有一定酸度的滤液回收备用。
实施例2
将废旧锂离子电池置于2%氯化钠溶液中浸泡36h进行放电、人工拆解，得到负极材料1Kg，然后人工裁剪得到5cm×8cm的负极片；配制2 mol/L硫酸溶液2L，置于5L的烧杯中，水浴升温至50℃，放入裁剪好的负极片浸泡1.5min，使铜箔与石墨完全分离；捞出铜箔用水冲洗2次，自然晾干，得到5cm×8cm的铜箔；含石墨的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥、筛分后得到石墨，具有一定酸度的滤液回收备用。
实施例3
将废旧锂离子电池置于0.6%氯化钠溶液中浸泡48h进行放电、人工拆解，得到负极材料2Kg，然后人工裁剪得到5cm×8cm的负极片；将实施例1和实施例2的滤液共2.5L，置于5L的烧杯中，补充浓硫酸使该滤液酸浓度达到2mol/L，水浴升温至60℃，放入裁剪好的负极片浸泡2min，使铜箔与石墨完全分离；捞出铜箔用水冲洗2次，自然晾干，得到5cm×8cm的铜箔；含石墨的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥、筛分后得到石墨。
实施例4
将废旧锂离子电池置于1.8%氯化钠溶液中浸泡42h进行放电、人工拆解，得到负极材料5Kg，然后机械破碎得到5cm×5cm的负极片；配制3 mol/L硫酸溶液5L，置于10L的桶中，水浴升温至50℃，放入破碎好的负极片浸泡1min，使铜箔与石墨完全分离；捞出铜箔用水冲洗3次，自然晾干，得到5cm×5cm的铜箔；含石墨的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥、筛分后得到石墨，具有一定酸度的滤液回收备用。
实施例5
将废旧锂离子电池置于3%氯化钠溶液中浸泡36h进行放电、人工拆解，得到负极材料100g，然后人工裁剪得到5cm×6cm的负极片；配制2.5 mol/L硫酸溶液500mL，置于3L的烧杯中，水浴升温至30℃，放入裁剪好的负极片浸泡3min，使铜箔与石墨完全分离；捞出铜箔用水冲洗2次，自然晾干，得到5cm×6cm的铜箔；含石墨的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥、筛分后得到石墨，具有一定酸度的滤液回收备用。
实施例6
将废旧锂离子电池置于4.8%氯化钠溶液中浸泡48h进行放电、人工拆解，得到负极材料1Kg，然后人工裁剪得到5cm×7cm的负极片；将实施例4和实施例5的滤液共5.5L，置于10L的桶中，补充浓硫酸使该滤液酸浓度达到2.5mol/L，水浴升温至35℃，放入裁剪好的负极片浸泡2.5min，使铜箔与石墨完全分离；捞出铜箔用水冲洗2次，自然晾干，得到5cm×7cm的铜箔；含石墨的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥、筛分后得到石墨。

Claims (4)

1.从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔和石墨的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将废旧锂离子电池进行放电、拆解、人工裁剪或机械破碎，得到负极片；
（2）配制1.0-3.0mol/L的硫酸溶液，水浴加热至30-60℃时放入步骤（1）中负极片，浸泡，直至铜箔与石墨完全分离；
（3）将分离出的铜箔捞出，用水冲洗、晾干后回收再利用；含石墨的溶液过滤，滤渣洗涤、干燥、筛分后得到石墨，滤液可返回步骤（2）循环使用。
2.根据权利要求1所述的从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔和石墨的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述放电为将废旧锂离子电池置于0.6-6%氯化钠溶液中浸泡24-48h。
3.根据权利要求1所述的从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔和石墨的方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（2）中负极片宽度为5cm，长度为5-10cm。
4.根据权利要求1所述的从废旧锂离子电池负极材料中回收铜箔和石墨的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述浸泡时间为1-3min。
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