CN112591737A - 一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，包括以下步骤：废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极浸泡入水中，浸泡第一预设时间；然后将所述锂离子电池负极的铜箔与石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液，对所述混合物溶液进行固液分离处理得到石墨体，将所述石墨体进行颗粒细化处理得到回收石墨粉末；块状回收石墨的制备：把所述回收石墨粉末进行成型处理得到块状回收石墨；及碳纳米角的制备：把所述块状回收石墨作为阳极置入电弧炉中，提供一端磨尖的石墨棒作为阴极并与所述块状回收石墨相对设置，对所述电弧炉充入预设气体，再利用所述阳极及所述阴极启动电弧制备碳纳米角。
Description
技术领域
本发明涉及能源材料回收及制备技术领域，尤其涉及一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法。
背景技术
自第一次工业革命以来，化石能源消耗与日俱增，化石能源的急剧消耗让人类不得不面对能源枯竭问题，大力发展可再生清洁能源，是如今社会发展的重中之重。同时，锂离子电池(LIBs)作为清洁能源的高效储能器件被广泛应用于各电子领域。根据中商产业研究院数据库显示，2019年我国LIB产量为1572184.4万只。LIB寿命一般在2～3年，LIBs用量的增加的同时也带来了大量的废旧的电池，目前，主要研究大都关注在LIBs中金属和负极铜材料的回收，恰恰忽视了对于废旧电池中石墨的回收利用。LIBs中回收的石墨由于其扩大的层间距，有益于实现LIB的高功率密度。并且回收的石墨不仅限于锂离子电池和超级电容器的应用，也可以扩展到钠离子电池以及新型电荷储存电池材料中。另外，回收的石墨也可以制备出其他碳衍生物应用于能源领域。因此，找出一种流程短，成本低且可以对石墨再次有效利用的回收方案，可以降低对石墨矿和海外资源的依赖，并对电池回收产业和资源可持续发展有着重大意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，使得锂离子电池负极石墨回收操作方便、工艺简单、安全可靠、成本低廉，制备的碳纳米角品质高；为了实现上述发明目的，本发明一种实施例采用了如下技术方案：
一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，其包括如下步骤：
废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极浸泡入水中，浸泡第一预设时间；然后将所述锂离子电池负极的铜箔与石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液，对所述混合物溶液进行固液分离处理得到石墨体，将所述石墨体进行颗粒细化处理得到回收石墨粉末；
块状回收石墨的制备：把所述回收石墨粉末置入模具中，进行成型处理得到块状回收石墨；及
碳纳米角的制备：把所述块状回收石墨作为阳极置入电弧炉中，一端磨尖的石墨棒作为阴极并与所述块状回收石墨相对放置，对所述电弧炉充入预设气体，再利用所述阳极及所述阴极启动电弧制备碳纳米角。
相较于现有技术，本发明实施例提供的一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法中，采用水对锂离子电池负极浸泡后搅拌分离铜箔与石墨使得所述方法操作简单、安全、成本较低，并且由于回收的锂离子电池负极中一般具有有机粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，这类有机粘结剂残留在回收石墨粉末中，使得进一步制备的所述块状回收石墨也具有所述有机粘结剂，从而在碳纳米角的制备中，所述有机粘结剂可以起到杂质掺杂的效果，使得最终制得的碳纳米角的性能稳定、品质较佳。进一步地，上述方法步骤较为简洁、易于规模化实现，同时利用废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角，对碳纳米角的推广与应用具有重要的推动作用，并且对于环境以及资源的循环利用有着重要作用。
在一些实施例中，浸泡所述锂离子电池负极的水为自来水；所述冲洗液体为去离子水。其中，使用自来水浸泡的工艺简单、成本较低，具有与去离子水同样的剥离效果。所述冲洗液体为去离子水，可以去除自来水中的微量杂质元素。
在一些实施例中，采用磁力搅拌器搅拌以将所述锂离子电池负极的铜箔与石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液；所述磁力搅拌器的转速为150r/min～250r/min。其中，使用磁力搅拌器不仅简单、方便、易于实现，进一步配合150r/min～250r/min的转速也可以达到搅拌剥离的技术效果。
在一些实施例中，所述颗粒细化方式采用行星式球磨机进行球磨；所述球磨时的球磨液为去离子水；所述行星式球磨机转速为350r/min～500r/min。其中，使用行星式球磨机，配合350r/min～500r/min的转速可以达到细化回收石墨颗粒的效果，从而更易于压块成型；使用去离子水作为球磨液可以使球磨更均匀，避免杂质污染。
在一些实施例中，所述成型处理为冷等静压处理；保压时间在1小时～2小时的范围内；所述成型处理中的压强在8Mpa～10Mpa的范围内。其中，采用冷等静压处理并配合上述保压时间及压力，可以使得成型的块状回收石墨更加致密，不易松散，利于等离子体处理。
在一些实施例中，所述阴极及所述阳极间距在2mm～3mm的范围内。其中，上述间距配合相应的放电电流可以达到提高碳纳米角品质的效果。
在一些实施例中，所述预设气体为氮气；所述电弧炉充入所述预设气体后的压强70KPa～90KPa。其中，采用氮气作为气氛气体可以引入氮源，形成吡咯氮结构，利于纳米角的形成，并进一步掺杂入氮原子，提高碳纳米角的电化学性能，进一步地，配合70KPa～90KPa的压强可以提高最终制备的碳纳米角品质。
在一些实施例中，所述电弧的工作电流为150A～200A。其中，上述工作电流的设置可以使得电弧温度易达到碳蒸发温度，最终制备的碳纳米角品质较好。
在一些实施例中，所述对球磨后的所述石墨体进行干燥得到回收石墨粉末的步骤包括：将球磨后的所述石墨体放入鼓风干燥箱中干燥，所述鼓风干燥箱中的温度在60℃～90℃的范围内，所述干燥时间在8小时～12小时的范围内。其中，上述鼓风干燥箱及60℃～90℃的范围的步骤均较为简单、易于实现，使得整体工艺简单，另外，上述干燥时间也不长，可以保证生产效率。
本发明另一种实施例采用了如下技术方案：一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，其包括如下步骤：
废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极浸泡入水中浸泡第一预设时间；所述锂离子电池负极含有铜箔、石墨及有机粘结剂，所述有机粘结剂包括聚偏氟乙烯，然后将所述铜箔与所述石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液，对所述混合物溶液进行固液分离处理得到石墨体，所述石墨体中含有所述有机粘结剂，将所述石墨体进行颗粒细化处理得到回收石墨粉末；
块状回收石墨的制备：把所述回收石墨粉末进行成型处理得到块状回收石墨，所述块状回收石墨中含有所述有机粘结剂；
碳纳米角的制备：把所述块状回收石墨作为阳极以及将石墨棒作为阴极放入电弧炉中，对所述电弧炉充入预设气体，再利用所述阳极及所述阴极启动电弧制备碳纳米角。
相较于现有技术，本发明实施例提供的一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法中，采用水对锂离子电池负极浸泡后搅拌分离铜箔与石墨使得所述方法操作简单、安全、成本较低，并且由于回收的锂离子电池负极中一般具有有机粘结剂，所述有机粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)，这类有机粘结剂可残留在回收石墨粉末中，使得进一步制备的所述块状回收石墨也具有所述有机粘结剂，从而在碳纳米角的制备中，所述有机粘结剂中的氟元素可以起到杂质掺杂的效果，使得最终制得的碳纳米角的性能稳定、品质较佳。进一步地，上述方法步骤较为简洁、易于规模化实现，同时利用废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角，对碳纳米角的推广与应用具有重要的推动作用，并且对于环境以及资源的循环利用有着重要作用。
附图说明
图1是本发明提供的一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法的流程图；
图2是本发明提供的另一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法的流程图；
图3为实施例1回收石墨中杂质含量；
图4为实施例1回收石墨的X射线衍射图(XRD)；
图5为实施例1得到碳纳米角的拉曼光谱图；
图6为实施例1得到碳纳米角的BET图像；
图7为实施例1得到碳纳米角的透射电镜图(TEM)；
图8为实施例2得到碳纳米角的拉曼光谱图；
图9为实施例3得到碳纳米角的透射电镜图；
图10为实施例4得到碳纳米角的透射电镜图；
图11为实施例5得到碳纳米角的透射电镜图；
图12为实施例6得到碳纳米角的X射线光电子能谱图(XPS)；
图13为实施例7得到碳纳米角的透射电镜图；
图14为实施例8得到碳纳米角的透射电镜图；
图15为实施例9得到碳纳米角的透射电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
请参阅图1，本发明提供的一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，其包括如下步骤：
废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极浸泡入水中，浸泡第一预设时间；然后将所述锂离子电池负极的铜箔与石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液，对所述混合物溶液进行固液分离处理得到石墨体，将所述石墨体进行颗粒细化处理得到回收石墨粉末；
块状回收石墨的制备：把所述回收石墨粉末置入模具中，进行成型处理得到块状回收石墨；及
碳纳米角的制备：把所述块状回收石墨作为阳极置入电弧炉中，一端磨尖的石墨棒作为阴极并与所述块状回收石墨相对设置，对所述电弧炉充入预设气体，再利用所述阳极及所述阴极启动电弧制备碳纳米角。
如图2所示，本发明另一种实施例提供一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，其包括如下步骤：
废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极浸泡入水中浸泡第一预设时间；所述锂离子电池负极含有铜箔、石墨及有机粘结剂，所述有机粘结剂包括聚偏氟乙烯，然后将所述铜箔与所述石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液，对所述混合物溶液进行固液分离处理得到石墨体，所述石墨体中含有所述有机粘结剂，将所述石墨体进行颗粒细化处理得到回收石墨粉末；
块状回收石墨的制备：把所述回收石墨粉末进行成型处理得到块状回收石墨，所述块状回收石墨中含有所述有机粘结剂；
碳纳米角的制备：把所述块状回收石墨作为阳极以及将石墨棒作为阴极放入电弧炉中，对所述电弧炉充入预设气体，再利用所述阳极及所述阴极启动电弧制备碳纳米角。
相较于现有技术，上述回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法中，采用水对锂离子电池负极浸泡后搅拌分离铜箔与石墨使得所述方法操作简单、安全、成本较低，并且由于回收的锂离子电池负极中一般具有有机粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，这些有机粘结剂残留在回收石墨粉末中，使得进一步制备的所述块状回收石墨也具有所述有机粘结剂，从而在碳纳米角的制备中，所述有机粘结剂中的氟元素可以起到杂质掺杂的效果，使得最终制得的碳纳米角的性能稳定、品质较佳。进一步地，上述方法步骤较为简洁、易于规模化实现，同时利用废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角，对碳纳米角的推广与应用具有重要的推动作用，并且对于环境以及资源的循环利用有着重要作用。
具体地，上述两种实施例中，废旧锂离子电池负极石墨的回收的步骤中，将锂离子电池负极浸泡入水中，水位要求最好可以完全浸没所述锂离子电池负极；具体可以采用磁力搅拌器搅拌以将所述锂离子电池负极的铜箔与石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液；所述固液分离处理可以包括抽滤、冲洗的步骤，如通过对所述混合物溶液进行抽滤并用冲洗液体冲洗若干次得到石墨体(石墨粉体)；所述颗粒细化处理可以包括球磨但不限于球磨，如将所述石墨体球磨第二预设时间，并对球磨后的所述石墨体进行干燥得到回收石墨粉末。
在一些实施例中，浸泡所述锂离子电池负极的水为自来水；所述冲洗液体为去离子水。其中，使用自来水浸泡的工艺简单、成本较低，具有与去离子水同样的剥离效果。所述冲洗液体为去离子水可以去除自来水中的微量杂质元素。
在一些实施例中，所述磁力搅拌器的转速为150r/min～250r/min。其中，使用磁力搅拌器不仅简单、方便、易于实现，进一步配合150r/min～250r/min的转速也可以达到搅拌剥离的技术效果。
在一些实施例中，所述球磨采用行星式球磨机；所述球磨时的球磨液为去离子水；所述行星式球磨机转速为350r/min～500r/min。其中，使用行星式球磨机，配合350r/min～500r/min的转速可以达到细化回收石墨颗粒的效果，从而更易于压块成型；使用去离子水作为球磨液可以使球磨更均匀，避免杂质污染。
在一些实施例中，所述成型处理为冷等静压处理；保压时间在1小时～2小时的范围内；所述成型处理中的压强在8Mpa～10Mpa的范围内。其中，采用冷等静压处理并配合上述保压时间及压力，可以使得成型的块状回收石墨更加致密，不易松散，利于等离子体处理。
在一些实施例中，所述阴极及所述阳极间距在2mm～3mm的范围内。其中，上述间距可以达到提高碳纳米角品质的效果。
在一些实施例中，所述预设气体为氮气；所述电弧炉充入所述预设气体后的压强70KPa～90KPa。其中，采用氮气作为气氛气体可以引入氮源，形成吡咯氮结构，利于纳米角的形成，并进一步掺杂入氮原子，提高碳纳米角的电化学性能，进一步地，配合70KPa～90KPa的压强可以提高最终制备的碳纳米角品质。
在一些实施例中，所述电弧的工作电流为150A～200A。其中，上述工作电流的设置可以使得电弧温度易达到碳蒸发温度，最终制备的碳纳米角品质较好。
在一些实施例中，所述对球磨后的所述石墨体进行干燥得到回收石墨粉末的步骤包括：将球磨后的所述石墨体放入鼓风干燥箱中干燥，所述鼓风干燥箱中的温度在60℃～90℃的范围内，所述干燥时间在8小时～12小时的范围内。其中，上述鼓风干燥箱及60℃～90℃的范围的步骤均较为简单、易于实现，使得整体工艺简单，另外，上述干燥时间也不长，可以保证生产效率。
实施例1
(1)废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极完全浸没入水中，浸泡5h；然后利用磁力搅拌器在转速为250r/min条件下，将铜箔与石墨分离，然后进行抽滤并用去离子水冲洗3次，将抽滤的石墨采用行星式球磨机在350r/min转速下球磨18h，随后在70℃的鼓风干燥箱中干燥12h，得到回收石墨粉末；
(2)石墨阳极的制备：把步骤(1)中的回收石墨粉末置入模具中，进行冷等静压，压力10MPa，保压1h，得到块状回收石墨。
(3)碳纳米角的制备：把步骤(2)中的块状回收石墨粉末作为阳极置入碳坩埚中，一端磨尖的石墨棒作为阴极，在70KPa氮气气氛下，进行等离子体处理。工作电流为200A。最后静置1h，搜集产物，得到碳纳米角，将其放入干燥皿中保存。
本实施例中未等离子体处理前的回收石墨的杂质含量以及X射线衍射图(XRD)分别如图3和图4所示，拉曼光谱图如图5所示，氮气吸附脱附图像如图6所示，本实施例制备得到的碳纳米角透射电镜图(TEM)如图7所示。由图3、4可以看出，回收石墨X射线衍射峰位相对于标准卡片有少量的偏移，这是由于锂离子电池充放电过程中，锂离子的嵌入脱出使得石墨层间距扩大，从图5、7可以看出制备的碳纳米角品质较好，形貌明显。
实施例2
(1)废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极完全浸没入水中，浸泡6h；然后利用磁力搅拌器在转速为150r/min条件下，将铜箔与石墨分离，然后进行抽滤并用去离子水冲洗3次，将抽滤的石墨采用行星式球磨机在500r/min转速下球磨8h，随后在80℃的鼓风干燥箱中干燥10h，得到回收石墨粉末；
(2)石墨阳极的制备：把步骤(1)中的回收石墨粉末置入模具中，进行冷等静压，压力8MPa，保压2h，得到块状回收石墨。
(3)碳纳米角的制备：把步骤(2)中的块状回收石墨粉末作为阳极置入电弧炉(如碳坩埚)中，一端磨尖的石墨棒作为阴极，在80KPa氮气气氛下，进行等离子体处理。工作电流为150A。最后静置1h，搜集产物，得到碳纳米角，将其放入干燥皿中保存。
如图8所示，通过所述实施例得到的碳纳米角显示出明显的角聚集结构，直径约40～50nm。
实施例3
(1)废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极完全浸没入水中，浸泡6h；然后利用磁力搅拌器在转速为150r/min条件下，将铜箔与石墨分离，然后进行抽滤并用去离子水冲洗3次，将抽滤的石墨采用行星式球磨机在500r/min转速下球磨8h，随后在90℃的鼓风干燥箱中干燥8h，得到回收石墨粉末；
(2)石墨阳极的制备：把步骤(1)中的回收石墨粉末置入模具中，进行冷等静压，压力9MPa，保压1.5h，得到块状回收石墨。
(3)碳纳米角的制备：把步骤(2)中的块状回收石墨粉末作为阳极置入碳坩埚中，一端磨尖的石墨棒作为阴极，在70KPa氮气气氛下，进行等离子体处理。工作电流为175A。最后静置1h，搜集产物，得到碳纳米角，将其放入干燥皿中保存。
如图9所示，通过所述实施例得到的碳纳米角粒径均匀，显示出明显的大丽花状结构，极大的提高了纳米角的比表面积。
实施例4
(1)废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极完全浸没入水中，浸泡7h；然后利用磁力搅拌器在转速为250r/min条件下，将铜箔与石墨分离，然后进行抽滤并用去离子水冲洗3次，将抽滤的石墨采用行星式球磨机在500r/min转速下球磨8h，随后在90℃的鼓风干燥箱中干燥8h，得到回收石墨粉末；
(2)石墨阳极的制备：把步骤(1)中的回收石墨粉末置入模具中，进行冷等静压，压力10MPa，保压1h，得到块状回收石墨。
(3)碳纳米角的制备：把步骤(2)中的块状回收石墨粉末作为阳极置入碳坩埚中，一端磨尖的石墨棒作为阴极，在70KPa氮气气氛下，进行等离子体处理。工作电流为150A。最后静置1h，搜集产物，得到碳纳米角，将其放入干燥皿中保存。
如图10所示，通过所述实施例得到的碳纳米角下部呈类似于碳纳米管的管状结构，同时顶端闭合，呈封闭的锥状结构。
实施例5
(1)废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极完全浸没入水中，浸泡6h；然后利用磁力搅拌器在转速为250r/min条件下，将铜箔与石墨分离，然后进行抽滤并用去离子水冲洗3次，将抽滤后的石墨采用行星式球磨机在500r/min转速下球磨8h，随后在90℃的鼓风干燥箱中干燥10h，得到回收石墨粉末；
(2)石墨阳极的制备：把步骤(1)中的回收石墨粉末置入模具中，进行冷等静压，压力10MPa，保压1h，得到块状回收石墨。
(3)碳纳米角的制备：把步骤(2)中的块状回收石墨粉末作为阳极置入碳坩埚中，一端磨尖的石墨棒作为阴极，在80KPa氮气气氛下，进行等离子体处理。工作电流为175A。最后静置1h，搜集产物，得到碳纳米角，将其放入干燥皿中保存。
如图11所示，通过所述实施例得到的碳纳米角壁数清晰可见，为单壁碳纳米角。
实施例6
(1)废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极完全浸没入水中，浸泡5h；然后利用磁力搅拌器在转速为250r/min条件下，将铜箔与石墨分离，然后进行抽滤并用去离子水冲洗3次，将抽滤的石墨采用行星式球磨机在500r/min转速下球磨8h，随后在90℃的鼓风干燥箱中干燥10h，得到回收石墨粉末；
(2)石墨阳极的制备：把步骤(1)中的回收石墨粉末置入模具中，进行冷等静压，压力10MPa，保压1h，得到块状回收石墨。
(3)碳纳米角的制备：把步骤(2)中的块状回收石墨粉末作为阳极置入碳坩埚中，一端磨尖的石墨棒作为阴极，在80KPa氮气气氛下，进行等离子体处理。工作电流为200A。最后静置1h，搜集产物，得到碳纳米角，将其放入干燥皿中保存。
如图12所示，通过所述实施例得到的碳纳米角X光电子能谱全谱图中出现了氟以及氮元素，证明掺入了氟以及氮杂质，对纳米角的电化学性能具有促进作用。
实施例7
(1)废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极完全浸没入水中，浸泡7h；然后利用磁力搅拌器在转速为250r/min条件下，将铜箔与石墨分离，然后进行抽滤并用去离子水冲洗3次，将抽滤的石墨采用行星式球磨机在500r/min转速下球磨8h，随后在90℃的鼓风干燥箱中干燥10h，得到回收石墨粉末；
(2)石墨阳极的制备：把步骤(1)中的回收石墨粉末置入模具中，进行冷等静压，压力10MPa，保压1h，得到块状回收石墨。
(3)碳纳米角的制备：把步骤(2)中的块状回收石墨粉末作为阳极置入碳坩埚中，一端磨尖的石墨棒作为阴极，在90KPa氮气气氛下，进行等离子体处理。工作电流为150A。最后静置1h，搜集产物，得到碳纳米角，将其放入干燥皿中保存。
如图13所示，通过所述实施例得到的碳纳米角呈花苞状。
实施例8
(1)废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极完全浸没入水中，浸泡8h；然后利用磁力搅拌器在转速为250r/min条件下，将铜箔与石墨分离，然后进行抽滤并用去离子水冲洗3次，将抽滤的石墨采用行星式球磨机在500r/min转速下球磨8h，随后在90℃的鼓风干燥箱中干燥10h，得到回收石墨粉末；
(2)石墨阳极的制备：把步骤(1)中的回收石墨粉末置入模具中，进行冷等静压，压力10MPa，保压1h，得到块状回收石墨。
(3)碳纳米角的制备：把步骤(2)中的块状回收石墨粉末作为阳极置入碳坩埚中，一端磨尖的石墨棒作为阴极，在90KPa氮气气氛下，进行等离子体处理。工作电流为175A。最后静置1h，搜集产物，得到碳纳米角，将其放入干燥皿中保存。
如图14所示，通过所述实施例得到的碳纳米角管壁清晰，质量较好。
实施例9
(1)废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极完全浸没入水中，浸泡8h；然后利用磁力搅拌器在转速为250r/min条件下，将铜箔与石墨分离，然后进行抽滤并用去离子水冲洗3次，将抽滤的石墨采用行星式球磨机在500r/min转速下球磨8h，随后在90℃的鼓风干燥箱中干燥10h，得到回收石墨粉末；
(2)石墨阳极的制备：把步骤(1)中的回收石墨粉末置入模具中，进行冷等静压，压力10MPa，保压1h，得到块状回收石墨。
(3)碳纳米角的制备：把步骤(2)中的块状回收石墨粉末作为阳极置入碳坩埚中，一端磨尖的石墨棒作为阴极，在90KPa氮气气氛下，进行等离子体处理。工作电流为200A。最后静置1h，搜集产物，得到碳纳米角，将其放入干燥皿中保存。
如图15所示，通过所述实施例得到的碳纳米角尺寸较为均匀。
Claims (10)
1.一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极浸泡入水中，浸泡第一预设时间；然后将所述锂离子电池负极的铜箔与石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液，对所述混合物溶液进行固液分离处理得到石墨体，将所述石墨体进行颗粒细化处理得到回收石墨粉末；
块状回收石墨的制备：把所述回收石墨粉末置入模具中，进行成型处理得到块状回收石墨；
碳纳米角的制备：把所述块状回收石墨作为阳极置入电弧炉中，一端磨尖的石墨棒作为阴极并与所述块状回收石墨相对设置，对所述电弧炉充入预设气体，再利用所述阳极及所述阴极启动电弧制备碳纳米角。
2.根据权利要求1所述碳纳米角的制备方法，其特征在于：浸泡所述锂离子电池负极的水为自来水；所述冲洗液体为去离子水。
3.根据权利要求1所述碳纳米角的制备方法，其特征在于：所述将所述锂离子电池负极的铜箔与石墨分离的步骤包括：采用磁力搅拌器搅拌以将所述锂离子电池负极的铜箔与石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液；所述磁力搅拌器的转速为150r/min～250r/min。
4.根据权利要求1所述碳纳米角的制备方法，其特征在于：所述颗粒细化方式采用行星式球磨机进行球磨；所述球磨时的球磨液为去离子水；所述行星式球磨机转速为350r/min～500r/min。
5.根据权利要求1所述碳纳米角的制备方法，其特征在于：所述成型处理为冷等静压处理；保压时间在1小时～2小时的范围内；所述成型处理中的压强在8Mpa～10Mpa的范围内。
6.根据权利要求1所述碳纳米角的制备方法，其特征在于：所述阴极及所述阳极间距在2mm～3mm的范围内。
7.根据权利要求1所述碳纳米角的制备方法，其特征在于：所述预设气体为氮气；所述电弧炉充入所述预设气体后的压强70KPa～90KPa。
8.根据权利要求1所述碳纳米角的制备方法，其特征在于：所述电弧的工作电流为150A～200A。
9.根据权利要求1所述碳纳米角的制备方法，其特征在于：所述将所述石墨体进行颗粒细化处理得到回收石墨粉末的步骤包括：对所述石墨体进行球磨第二预设时间，将球磨后的所述石墨体放入鼓风干燥箱中干燥，所述鼓风干燥箱中的温度在60℃～90℃的范围内，所述干燥时间在8小时～12小时的范围内。
10.一种回收废旧锂离子电池负极石墨制备碳纳米角的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
废旧锂离子电池负极石墨的回收：将锂离子电池负极浸泡入水中浸泡第一预设时间；所述锂离子电池负极含有铜箔、石墨及有机粘结剂，所述有机粘结剂包括聚偏氟乙烯，然后将所述铜箔与所述石墨分离，并取出所述铜箔得到具有所述石墨的混合物溶液，对所述混合物溶液进行固液分离处理得到石墨体，所述石墨体中含有所述有机粘结剂，将所述石墨体进行颗粒细化处理得到回收石墨粉末；
块状回收石墨的制备：把所述回收石墨粉末进行成型处理得到块状回收石墨，所述块状回收石墨中含有所述有机粘结剂；
碳纳米角的制备：把所述块状回收石墨作为阳极以及将石墨棒作为阴极放入电弧炉中，对所述电弧炉充入预设气体，再利用所述阳极及所述阴极启动电弧制备碳纳米角。
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