一种锂电池材料回收利用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于循环再利用技术领域，尤其涉及一种锂电池材料回收利用方法和装置。
【背景技术】
[0002]锂离子电池具有电化学性能好、绿色环保等优点，被广泛地应用于电子产品领域。目前，锂电池已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等领域，并有望在电动汽车、航天和储能等方面得到应用。
[0003]随着锂离子电池的广泛使用，相应的，也产生了大量的废弃的锂离子电池，对废弃的锂离子电池进行合理有效的资源化处置，尤其对正极材料钴酸锂回收再利用，不仅可以缓解潜在的环境污染压力，同时能解决钴资源紧张的问题，具有重大的意义。
[0004]目前所形成的废弃的锂离子电池处理方式主要集中于正极贵金属材料和负极铜材料的分离回收与精制，但是很少有对以石墨为主的负极碳材料的回收的研究处理，这不仅浪费了大量的碳资源，而且，如果对其后续的处理处置不当，可能会造成较为严重的二次污染。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种锂电池材料回收利用方法，以解决现有技术对废弃的锂离子电池处理时，主要集中于正极贵金属材料和负极铜材料的分离回收与精制，容易浪费碳资源，而且可能会造成较为严重的二次污染的问题。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种锂电池材料回收利用方法，所述方法包括:
[0007]将锂电池的负极铜箔片进行第一次加热煅烧后，获取所述负极铜箔片上脱落的石墨碳粉末；
[0008]在所述石墨碳粉末中加入浓硫酸、高锰酸钾以及过氧化氢，得到所述石墨碳粉末的混合液；
[0009]将所述石墨碳粉末的混合液过滤并洗涤至中性后进行干燥处理，得到石墨粉体。
[0010]结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，在所述将所述石墨碳粉末混合液过滤并洗涤至中性后进行干燥处理，得到石墨粉体步骤之后，所述方法还包括:
[0011 ]将所述石墨粉体进行第二次煅烧，将第二次煅烧后的石墨粉体进行磨粉处理，对磨粉处理后的石墨粉体过滤得到回收的石墨粉体。
[0012]结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述将所述石墨粉体进行第二次煅烧，将第二次煅烧后的石墨粉体进行磨粉处理，对磨粉处理后的石墨粉体过滤得到回收的石墨粉体具体为:
[0013]将所述石墨粉体放入煅烧炉内按照10-20摄氏度/分钟的加热速度进行加热，在温度达到800-1300摄氏度时，煅烧1-3小时，经降至室温后得到第二次煅烧后的石墨粉体；
[0014]将所述第二次煅烧后的石墨粉体放入球磨机中球磨后，经过600-1000目筛进行过滤，得到回收的石墨粉体。
[0015]结合第一方面的第二种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述将所述第二次煅烧后的石墨粉体放入球磨机中球磨步骤具体为:
[0016]将所述第二次煅烧后的石墨粉体放入球磨机中球磨的时间为0.5-1.5小时，所述球磨机的转速为200-400转/分钟。
[0017]结合第一方面，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述将锂电池的负极铜箔片进行第一次加热煅烧后，获取所述负极铜箔片上脱落的石墨碳粉末步骤包括:
[0018]将锂电池进行裁剪得到锂电池的负极铜箔片，将所述负极铜箔片裁剪至预定尺寸的裁剪片；
[0019]将所述裁剪片放入煅烧炉内，以5-20摄氏度/分钟的加热速度，加热至550-650摄氏度，并持续加热1-2小时后自然冷却；
[0020]将冷却后的负极铜箔片进行机械振动和过滤，得到石墨碳粉末，所述过滤网为600-800 目筛。
[0021]结合第一方面的第四种可能实现方式，在第一方面的第五种可能实现方式中，所述裁剪片的预定尺寸为:裁剪片的长为1.5厘米-2.5厘米，所述裁剪片的宽为1.5厘米-2.5厘米。
[0022]结合第一方面的第四种可能实现方式，在第一方面的第六种可能实现方式中，在所述将锂电池进行裁剪得到锂电池的负极铜箔片，将所述负极铜箔片裁剪至预定尺寸的裁剪片步骤之前，所述方法还包括:
[0023 ]将所述锂电池连接放电设备进行放电处理。
[0024]结合第一方面，在第一方面的第七种可能实现方式中，所述在所述石墨碳粉末中加入浓硫酸、高锰酸钾以及过氧化氢，得到所述石墨碳粉末的混合液步骤包括:
[0025]在所述石墨碳粉末中加入浓硫酸和高锰酸钾，控制反应温度为2-15摄氏度，反应的时长为0.2-1小时；
[0026]将混合液的温度控制在30-60摄氏度，将混合液稀释2-8倍，在稀释后的混合液中加入浓度为5%的过氧化氢，直到加入过氧化氢不产生气泡为止。
[0027]结合第一方面的第七种可能实现方式，在第一方面的第八种可能实现方式中，所述石墨碳粉末与所述浓硫酸的质量比为1:2-1:10，所述石墨碳粉末与所述高锰酸钾的质量比为
[0028]结合第一方面，在第一方面的第九种可能实现方式中，所述将所述石墨碳粉末的混合液过滤并洗涤至中性后进行干燥处理，得到石墨粉体步骤包括:
[0029]通过真空抽滤装置将石墨碳粉末的混合液进行抽滤得到抽滤后的混合物，使用盐酸和/或去离子水将所述抽滤后的混合物洗涤至中性；
[0030]将洗涤后的混合物在70-90摄氏度的干燥箱中干燥8-10小时，得到石墨粉体。
[0031]在本发明中，锂电池的负极铜箔片经煅烧后，粘在所述负极铜箔片上的石墨碳能够高效的脱落，然后将脱落的石墨碳粉末中加入浓硫酸、高锰酸钾以及过氧化氢进行氧化处理，可有效的去除石墨碳粉末中的杂质，同时扩充碳层结构的空间，将过滤、洗涤并干燥后的石墨粉体，可以作为冶金用高纯度增碳剂作用，使得锂电池中的石墨碳得到有效的回收，避免因处理不当可能对环境造成二次污染。
【附图说明】
[0032]图1是本发明第一实施例提供的锂电池材料的回收利用方法的实现流程图；
[0033]图2是本发明第二实施例提供的一种锂电池材料的回收利用方法的实现流程图。
【具体实施方式】
[0034]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0035]石墨是生产增碳剂的优质材料，目前在用的增碳剂种类较多，包括焦炭、人造石墨、煅烧石油焦、天然石墨等，使用时均存在不同程度的缺陷。以此考虑利用废旧电极的石墨材料来生产较为优质的增碳剂，随着国内冶炼新工艺日渐发展成熟，市场对于增碳剂的要求也越来越高，以适应高质量的冶炼需要。本发明实施例的主要目的在于提供一种锂电池材料回收利用方法，以解决现有技术中对锂电池回收利用时，没有对锂电池中的石墨碳进行有效的回收利用，既浪费了资源，也容易引起二次污染的问题。比如现有技术中对于锂电池的回收利用，通常集中于正极贵金属材料和负极铜材料的分离回收与精制，但是对以石墨为主的负极碳材料的回收处理研究很少，这不仅浪费了大量的碳资源，而且如果对其后续的处理处置不当，可能会造成较为严重的二次污染。下面结合附图对本发明进一步说明。
[0036]实施例一:
[0037]图1示出了本发明第一实施例提供的锂电池材料回收利用方法的实现流程，详述如下:
[0038]在步骤S101中，将锂电池的负极铜箔片进行第一次加热煅烧后，获取所述负极铜箔片上脱落的石墨碳粉末。
[0039]具体的，所述锂电池，即本发明实施例中用于回收利用的废弃的锂电池，可以为智能设备所使用的锂电池，也可以为汽车或者航天设备中用于储能的锂电池，对于负极采用石墨材料的锂电池，均可采用本发明实施例所述回收方法进行石墨粉体的回收。
[0040]本发明实施例中所述锂电池，其负极铜箔片上粘贴有石墨碳材料，在传统的回收利用时，往往通过湿法冶金或者火法进行金属的回收，以及通过煅烧方法使钴酸锂得到再生，湿法处理不能完全回收利用钴酸锂，且在操作过程中会产生大量的酸碱废液，煅烧再生能耗较高，且会产生有害气体从而对环境造成严重污染。
[0041]本发明实施例中所述第一次加热煅烧前，一种优选的实施方式还包括对废弃的锂电池进行放电处理，以避免对锂电池进行拆解时，可能出现放电事故，比如可能出现正极与负极短路时出现电火花，可能引起火灾或者爆炸事故。
[0042]所述对废弃的锂电池进行放电处理，可以将锂电池的正极与负极连接放电设备，比如可以为热电阻等。
[0043]所述将锂电池的负极铜箔片进行第一次加热煅烧后，获取所述负极铜箔片上脱落的石墨碳粉末步骤，具体可以包括:
[0044]1.1)、将锂电池进行裁剪得到锂电池的负极铜箔片，将所述负极铜箔片裁剪至预定尺寸的裁剪片。
[0045]优选的实施方式中，所述裁剪片的预定尺寸可以为:裁剪片的长为1.5厘米-2.5厘米，所述裁剪片的宽为1.5厘米-2.5厘米。当然，这只是一种对负极铜箔片的一种较好的裁剪方式，使得裁剪后的各个铜箔片的尺寸控制在一定的尺寸之内，以更有效的实现对负极铜箔片上的石墨碳做脱落处理。这是由于，如果负极铜箔片的尺寸过大，在振动处理时，容易使铜箔片发生卷曲，使得石墨碳不容易掉落，从而会使回收效率不高的缺陷。
[0046]1.2)、将所述裁剪片放入煅烧炉内，以5-20摄氏度/分钟的加热速度，加热至550-650摄氏度，并持续加热1-2小时后自然冷却。
[0047]具体的，所述煅烧炉，可以为马弗炉，可以将所述裁剪片装入坩祸或者其它耐高温器皿中。
[0048]将裁剪片从室温开始以5-20摄氏度每分钟的速度，比如10摄氏度每分钟的速度，对裁剪片进行加热，当温度上升至550-650摄氏度之间的区间，比如用户设定的600摄氏度时，则停止对温度的提升，并保持在该温度的时长为1-2小时，比如可以保持1.5小