CN114335495A - 一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法 - Google Patents

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刘俊杰
罗旭彪
张健之
胡星宇
耿燕妮
杨利明
邵鹏辉
王超强
章小明
李良彬
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Abstract

一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，涉及一种利用锂离子电池废弃石墨制备负极材料的方法。本发明是要解决现有的硅/石墨复合材料中硅颗粒的分散性和稳定性差的技术问题。本发明利用废弃废弃锂离子电池的负极石墨和三甲氧基硅烷制备硅/碳负极材料，对所述废弃石墨的来源不作特殊限定，任意退役锂离子电池剥离出的废弃石墨均可。对于采用本发明的锂离子电池负极材料生产的电池进行测试，充放电电流为0.2C，充放电电压范围为0～3V，电池的单体容量在410mAh/g以上；充放电电流为0.2C，电池的工作电压为2V，经过测试100次之后，电池的容量由418mAh/g下降至375mAh/g。

Description

一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用锂离子电池废弃石墨制备负极材料的方法。
背景技术
近年来，动力电池迎来井喷式退役，废旧锂离子电池不可避免地会产生环境问题和资源浪费，在环境危害和资源价值等属性的推动下，阳级(负极)中的废弃石墨的回收利用引起了越来越多的关注。同时，硅/石墨复合材料被认为是锂离子电池有前途的高容量阳极。然而，石墨基体中硅颗粒的均匀分散和优异的稳定性仍然是一个巨大的挑战。目前的解决方案主要集中在硅纳米结构的设计和硅/石墨复合材料的整体结构上，而对石墨基体的关注很少。
发明内容
本发明是要解决现有的硅/石墨复合材料中硅颗粒的分散性和稳定性差的技术问题，而提供一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法。
本发明的利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法是按以下步骤进行的：
一、将三甲氧基硅烷、聚乙二醇辛基苯基醚和NaOH水溶液均匀混合，然后在密闭瓶中连续搅拌下水解，得到乳液；
二、将废弃锂离子电池的负极石墨和无水乙醇添加到步骤一制备的全部乳液中，超声1h～2h后加入乙酸并搅拌5min～10min，离心洗涤后将固体部分在Ar气氛中热解，在Ar气氛中随炉自然冷却室温，再将材料研磨并过400目～500目筛，得到硅/石墨复合材料；
所述的Ar气的流速为100mL/min～110mL/min；
所述的乙酸的体积与步骤一中三甲氧基硅烷的质量比为(21μL～35μL):1g。
本发明利用废弃废弃锂离子电池的负极石墨和三甲氧基硅烷制备硅/碳负极材料，对所述废弃石墨的来源不作特殊限定，任意退役锂离子电池剥离出的废弃石墨均可。本发明的方法生产硅碳材料的工艺简单，操作方便，成本低廉，而且产品性能优良稳定。
对于采用本发明的锂离子电池负极材料生产的电池进行测试，以锂片作为正极，并且分别以铜箔与铝箔作为负极和正极的集流体，以美国生产的Celgard2300材料作为隔膜，以国泰华容公司生产的SHINESTAR牌锂离子电池电解液作为电解液，在氩气手套干燥箱内(水份控制在<15ppm以下)组装成半电池。利用以上基本条件制作的电池，采用计算机控制的测试仪对电池进行测试，充放电电流为0.2C，充放电电压范围为0～3V，电池的单体容量在410mAh/g以上；充放电电流为0.2C，电池的工作电压为2V，经过测试100次之后，电池的容量由418mAh/g下降至375mAh/g。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、将三甲氧基硅烷、聚乙二醇辛基苯基醚和NaOH水溶液均匀混合，然后在密闭瓶中连续搅拌下水解，得到乳液；
二、将废弃锂离子电池的负极石墨和无水乙醇添加到步骤一制备的全部乳液中，超声1h～2h后加入乙酸并搅拌5min～10min，离心洗涤后将固体部分在Ar气氛中热解，在Ar气氛中随炉自然冷却室温，再将材料研磨并过400目～500目筛，得到硅/石墨复合材料；
所述的Ar气的流速为100mL/min～110mL/min；
所述的乙酸的体积与步骤一中三甲氧基硅烷的质量比为(21μL～35μL):1g。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的三甲氧基硅烷和聚乙二醇辛基苯基醚的质量比为1:(0.04～0.08)。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述的NaOH水溶液的浓度为0.025mol/L～0.03mol/L。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤一中所述的三甲氧基硅烷的质量和NaOH水溶液的体积比为1g:(20mL～25mL)。其他与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一中所述的水解的温度为60℃～65℃，水解时间为2h～3h。其他与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述的废弃锂离子电池的负极石墨的获取方式为：从退役电池上拆解出来的负极片置于去离子水中，超声至石墨与铜箔完全分离，将石墨洗涤干燥后得到废弃石墨；
还可以为：从退役电池上拆解出来的负极片置于硫酸中浸泡至石墨与铜箔完全分离，将石墨洗涤干燥后得到废弃石墨。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述的废弃锂离子电池的负极石墨的质量和无水乙醇的体积比为(0.6g～1g):(15mL～25mL)。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的三甲氧基硅烷和步骤二中所述的废弃锂离子电池的负极石墨的质量比为1:(0.12～0.2)。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述的乙酸的浓度为17.5mol/L。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中热解的条件为：1000℃～1200℃，6h～7h，升温速率为5℃/min。其他与具体实施方式一相同。
用以下试验对本发明进行验证：
试验一：本试验为一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、将5g的三甲氧基硅烷、0.25g的聚乙二醇辛基苯基醚和100mL的0.025mol/L的NaOH水溶液均匀混合，然后在密闭瓶中连续搅拌下在60℃水解2h，得到乳液；
二、将0.8g的废弃锂离子电池的负极石墨和20mL的无水乙醇添加到步骤一制备的全部乳液中，超声1h后加入140μL乙酸并搅拌5min，离心洗涤后将固体部分在Ar气氛中热解，在Ar气氛中随炉自然冷却室温，再将材料研磨并过400目，得到硅/石墨复合材料；
所述的乙酸的浓度为17.5mol/L；
所述的Ar气的流速为100mL/min；
所述的废弃锂离子电池的负极石墨的获取方式为：从退役电池上拆解出来的负极片置于去离子水中，超声至石墨与铜箔完全分离，将石墨洗涤干燥后得到废弃石墨；
热解的条件为：1000℃，6h，升温速率为5℃/min。
将试验一制备的硅/石墨复合材料作为锂离子电池负极组装的电池进行测试，以锂片作为正极，并且分别以铜箔与铝箔作为负极和正极的集流体，以美国生产的Celgard2300材料作为隔膜，以国泰华容公司生产的SHINESTAR牌锂离子电池电解液为电解液，在氩气手套干燥箱内(水份控制在<15ppm以下)组装成半电池。利用以上基本条件制作的电池，采用计算机控制的测试仪对电池进行测试，充放电电流为0.2C，充放电电压范围为0～3V，电池的单体容量在410mAh/g以上；充放电电流为0.2C，电池的工作电压为2V，经过测试100次之后，电池的容量由418mAh/g下降至375mAh/g。

Claims (10)

1.一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，其特征在于利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法是按以下步骤进行的：
一、将三甲氧基硅烷、聚乙二醇辛基苯基醚和NaOH水溶液均匀混合，然后在密闭瓶中连续搅拌下水解，得到乳液；
二、将废弃锂离子电池的负极石墨和无水乙醇添加到步骤一制备的全部乳液中，超声1h～2h后加入乙酸并搅拌5min～10min，离心洗涤后将固体部分在Ar气氛中热解，在Ar气氛中随炉自然冷却室温，再将材料研磨并过400目～500目筛，得到硅/石墨复合材料；
所述的Ar气的流速为100mL/min～110mL/min；
所述的乙酸的体积与步骤一中三甲氧基硅烷的质量比为(21μL～35μL):1g。
2.根据权利要求1所述的一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，其特征在于步骤一中所述的三甲氧基硅烷和聚乙二醇辛基苯基醚的质量比为1:(0.04～0.08)。
3.根据权利要求1所述的一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，其特征在于步骤一中所述的NaOH水溶液的浓度为0.025mol/L～0.03mol/L。
4.根据权利要求3所述的一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，其特征在于步骤一中所述的三甲氧基硅烷的质量和NaOH水溶液的体积比为1g:(20mL～25mL)。
5.根据权利要求1所述的一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，其特征在于步骤一中所述的水解的温度为60℃～65℃，水解时间为2h～3h。
6.根据权利要求1所述的一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，其特征在于步骤二中所述的废弃锂离子电池的负极石墨的获取方式为：从退役电池上拆解出来的负极片置于去离子水中，超声至石墨与铜箔完全分离，将石墨洗涤干燥后得到废弃石墨；
还可以为：从退役电池上拆解出来的负极片置于硫酸中浸泡至石墨与铜箔完全分离，将石墨洗涤干燥后得到废弃石墨。
7.根据权利要求1所述的一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，其特征在于步骤二中所述的废弃锂离子电池的负极石墨的质量和无水乙醇的体积比为(0.6g～1g):(15mL～25mL)。
8.根据权利要求1所述的一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，其特征在于步骤一中所述的三甲氧基硅烷和步骤二中所述的废弃锂离子电池的负极石墨的质量比为1:(0.12～0.2)。
9.根据权利要求1所述的一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，其特征在于步骤二中所述的乙酸的浓度为17.5mol/L。
10.根据权利要求1所述的一种利用锂离子电池废弃石墨制备硅碳负极材料的方法，其特征在于步骤二中热解的条件为：1000℃～1200℃，6h～7h，升温速率为5℃/min。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115448308A (zh) * 2022-09-19 2022-12-09 南昌航空大学 一种废旧锂电池负极粉料深度除杂和靶向修复再生石墨负极材料的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102376944A (zh) * 2011-11-24 2012-03-14 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 制备锂离子电池用硅碳合金负极材料的方法
CN105552318A (zh) * 2015-12-09 2016-05-04 宋宏婷 石墨烯催化剂
CN108376807A (zh) * 2018-04-09 2018-08-07 湖南省正源储能材料与器件研究所 一种废旧锂离子电池石墨负极材料修复方法
CN110265635A (zh) * 2019-05-14 2019-09-20 江苏大学 一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法
WO2020016280A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-23 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Spherical sioc particulate electrode material
CN111029547A (zh) * 2019-12-13 2020-04-17 成都爱敏特新能源技术有限公司 一种多孔硅碳复合材料的制备方法
CN113823780A (zh) * 2021-08-20 2021-12-21 广东邦普循环科技有限公司 一种硅碳复合负极材料及其制备方法和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102376944A (zh) * 2011-11-24 2012-03-14 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 制备锂离子电池用硅碳合金负极材料的方法
CN105552318A (zh) * 2015-12-09 2016-05-04 宋宏婷 石墨烯催化剂
CN108376807A (zh) * 2018-04-09 2018-08-07 湖南省正源储能材料与器件研究所 一种废旧锂离子电池石墨负极材料修复方法
WO2020016280A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-23 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Spherical sioc particulate electrode material
CN110265635A (zh) * 2019-05-14 2019-09-20 江苏大学 一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法
CN111029547A (zh) * 2019-12-13 2020-04-17 成都爱敏特新能源技术有限公司 一种多孔硅碳复合材料的制备方法
CN113823780A (zh) * 2021-08-20 2021-12-21 广东邦普循环科技有限公司 一种硅碳复合负极材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZE WU等: "SiOC nanolayers directly-embedded in graphite as stable anode for high-rate lithium ion batteries", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》, vol. 375, pages 1 - 9 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115448308A (zh) * 2022-09-19 2022-12-09 南昌航空大学 一种废旧锂电池负极粉料深度除杂和靶向修复再生石墨负极材料的方法

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