一种环保的石墨负极的再生处理方法

摘要

一种环保的石墨负极的再生处理方法，把石墨负极材料粉末在密闭炉中流动空气条件下加热到250～280℃，保持1～2小时，然后冷却到室温取下，流出的空气通入碱液中吸收，处理后的石墨负极材料粉末，测量Cu元素和P元素的含量，计算出Cu、P的摩尔比，以2∶1计算，高于这个值补加入P2O5，然后在1000～1700℃保护气氛下，热处理3～5小时，冷却降温到80℃以下取出，得到再生的负极材料。此方法再生处理的负极材料比容量高达到360mAh/g，自放电小，满足电池的使用要求。

权利要求

1.一种环保的石墨负极的再生处理方法，其特征在于，处理步骤是：1)把石墨负极材料粉末在密闭炉中流动空气条件下加热到250～280℃，保持1～2小时，然后冷却到室温取下，流出的空气通入碱液中吸收；2)处理后的石墨负极材料粉末，测量Cu元素和P元素的含量，计算出Cu、P的摩尔比，以2∶1计算，高于这个值则补加入P2O5，然后在1000～1700℃保护气氛下，热处理3～5小时，冷却降温到80℃以下，取出，得到再生的负极材料。

2.根据权利要求1，一种环保的石墨负极的再生处理方法，其特征在于，所述的碱液是LiOH溶液，其中含有20％～50％的尿素，温度在30～50℃。

说明书

一种环保的石墨负极的再生处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种环保的石墨负极的再生处理方法，属于化工领域。

背景技术

[0002] 目前商品化的锂离子电池的负极材料都是石墨。随着动力电池大量应用，未来一定会产生大量的报废的锂离子电池。而回收的电池中石墨负极材料回收利用是一个资源再利用的问题。

[0003] CN 104638316A一种锂离子电池石墨负极再生方法，步骤是将电池拆解成负极、正极、隔膜等，然后对负极进行N-甲级吡咯烷酮浸泡使负极涂层脱落，接着用离心分离、酸洗、干燥得到再生石墨。这个方法的确定是对于水性涂布的石墨负极N-甲级吡咯烷酮浸泡涂层不易脱落，效果差。并且，电解液大量吸附在负极涂层中，在用N-甲级吡咯烷酮浸泡时容易发生反应，产生LiF或HF或POF5等物质，这些物质没有除去，会恶化回收石墨的性能。

[0004] CN 101710632A一种废旧锂离子电池阳极材料石墨的回收及修复方法，基本采用了湿法工艺，过程中大量使用无机酸、双氧水、氯酸钠，这些都会在一定程度上破坏石墨结构，恶化石墨表面的状态。同时，由于使用大量有机无机溶剂，使用过程复杂条件污染大，不环保。

[0005] 在负极片中，主要由石墨、铜箔、碳粉、粘接剂组成，此外，还吸附有少量的电解液和来自正极的锂。其中含有的P元素掺杂到石墨中形成P与石墨共同储锂的机制，而P的储锂量可以达到1000mAh/g以上，因此P掺杂可以使石墨的克容量明显提高。本发明利用负极中残留的P元素，并适当掺杂P2O5，一方面与Cu形成化合物解决石墨的自放电问题，另一方面又提高了石墨的克容量。

[0006] 本发明提供了一种方法，把回收得到的石墨负极粉末重新再生处理，得到的石墨材料比容量提高，满足电池的使用要求。

发明内容

[0007] 一种环保的石墨负极的再生处理方法，其特征在于，处理步骤是：

[0008] 1)把石墨负极材料粉末在密闭炉中流动空气条件下加热到250～280℃，保持1～2小时，然后冷却到室温取下，流出的空气通入碱液中吸收。

[0009] 2)处理后的石墨负极材料粉末，测量Cu元素和P元素的含量，计算出Cu、P的摩尔比，以2∶1计算，如果高于这个值则补加入P2O5，然后在1000～1700℃保护气氛下，热处理3～5小时，冷却降温到80℃以下，取出，得到再生的负极材料。

[0010] 所述的碱液是LiOH溶液，其中含有20％～50％的尿素，温度在30～50℃。当碱液出现结晶沉淀时，更换一批新的碱液。从换下的碱液中蒸发水份，得到结晶物LiF和Li3PO4混合物。

[0011] 经再生处理的负极材料比容量高达到360mAh/g，自放电小，满足电池的使用要求。

具体实施方式

[0012] 下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

[0013] 实施例1

[0014] 取石墨负极材料粉末100g置于管式炉中，在流动空气条件下加热到250℃，保持2小时，然后冷却到室温取出，流出的空气通入30℃含有20％的尿素的LiOH溶液中吸收。处理后的石墨负极材料粉末，测量Cu元素含量为0.1％和P元素的含量为0.2％，Cu、P的摩尔比为0.24∶1，然后在通高纯氮气下，1000℃热处理5小时，冷却降温到40℃取出，得到再生的负极材料。

[0015] 测试再生的石墨负极材料，以金属锂为正极，该材料在0.1C放电倍率下，克容量为360mAh/g。以此材料与磷酸铁锂(天津优量锂能科技有限公司)正极配合制成18650型号电池，按照标准测试，常温一个月自放电率为2％/月，容量恢复率99％以上。

[0016] 实施例2

[0017] 取石墨负极材料粉末100g置于管式炉中，在流动空气条件下加热到280℃，保持1小时，然后冷却到室温取出，流出的空气通入50℃含有50％的尿素的LiOH溶液中吸收。处理后的石墨负极材料粉末，测量Cu元素含量为0.8％和P元素的含量为0.1％，Cu、P的摩尔比为3.87∶1，加入0.59g P2O5，然后在通高纯氮气下，1700℃热处理3小时，冷却降温到40℃取出，得到再生的负极材料。

[0018] 测试再生的石墨负极材料，以金属锂为正极，该材料在0.1C放电倍率下，克容量为362mAh/g。以此材料与磷酸铁锂(天津优量锂能科技有限公司)正极配合制成18650型号电池，按照标准测试，常温一个月自放电率为2％/月，容量恢复率99％以上。