一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法及钛酸锂材料与应用与流程

1.本技术涉及电解水技术领域，具体涉及一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法及钛酸锂材料与应用。


背景技术：

2.随着电子技术的迅猛发展，各种电子产品对电源的要求不断提高。锂电池因具有能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等优点而应用广泛。钛酸锂电池属于锂电池的重要成员之一，具有超高安全性(不易燃不易爆)、超长寿命(约30000次)、高低温工作范围宽(-40℃～65℃)、高功率以及低成本的优点，钛酸锂电池是当下锂电池的研究热点之一，具有广泛的应用前景。
3.在钛酸锂电池中，钛酸锂材料用作负极材料之一，钛酸锂材料具有比容量高、结构稳定性强和循环稳定性好等优点，相较于石墨负极材料，钛酸锂材料具有更好的电化学性能和安全性。由于钛酸锂的价格昂贵，所以限制了钛酸锂电池的应用与发展，而在钛酸锂电池的制备与使用过程中会产生极大数量的废弃钛酸锂极片，目前对于废弃钛酸锂极片并无有效的回收利用方法，使得废弃钛酸锂极片中的钛酸锂无法获得有效地回收再利用，从而导致资源浪费。
4.因此，如何提供一种针对废弃钛酸锂极片的回收利用方法对钛酸锂电池的应用与发展具有重要意义。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法及钛酸锂材料与应用，以分别回收废弃钛酸锂极片中的钛酸锂和电极集流体，从而避免资源浪费。
6.本技术的技术方案如下：
7.第一方面，本技术提供了一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法，包括如下步骤：
8.提供钛酸锂电极片，所述钛酸锂电极片包含电极集流体以及涂覆于所述电极集流体的第一涂层，所述第一涂层的材料包含钛酸锂，在溶液的环境下将所述钛酸锂与所述电极集流体分离，获得包含所述钛酸锂和所述电极集流体的第一混合物；
9.去除并回收所述第一混合物中的所述电极集流体，获得包含所述钛酸锂的第二混合物；
10.对所述第二混合物进行固液分离，获得固态的第三混合物，所述第三混合物包含所述钛酸锂；以及
11.在包含氧气的氛围下，对所述第三混合物进行煅烧处理，获得钛酸锂材料。
12.可选地，所述在溶液的环境下将所述钛酸锂与所述电极集流体分离的步骤包括：将所述钛酸锂电极片置于所述溶液中，在搅拌的条件下将所述钛酸锂与所述电极集流体分离；和/或
13.所述溶液为水。
14.可选地，所述去除并回收所述第一混合物中的所述电极集流体，包括步骤：将所述第一混合物进行过滤处理，获得的截留物为所述电极集流体。
15.可选地，所述将所述第一混合物进行过滤处理，包括步骤：采用100目～300目筛网过滤所述第一混合物；其中，所述第一混合物中的所述钛酸锂通过所述筛网，所述筛网截留所述电极集流体。
16.可选地，在所述对所述第二混合物进行固液分离的步骤中，所述固液分离包括抽滤、离心、反渗透、膜滤、纳滤、超滤、微滤以及重力沉降中的一种或多种。
17.可选地，所述对所述第二混合物进行固液分离的步骤之后，且所述获得固态的第三混合物的步骤之前，所述回收利用方法还包括步骤：收集经所述固液分离而获得的第一固体，对所述第一固体进行一次或多次水洗处理，然后干燥获得第二固体；所述第三混合物为所述第二固体；
18.或者，所述对所述第二混合物进行固液分离的步骤之后，且所述获得固态的第三混合物的步骤之前，所述回收利用方法还包括步骤：收集经所述固液分离而获得的第一固体，对所述第一固体进行破碎处理，获得50目～300目的第三固体；所述第三混合物为所述第三固体；
19.或者，所述对所述第二混合物进行固液分离的步骤之后，且所述获得固态的第三混合物的步骤之前，所述回收利用方法还包括步骤：收集经所述固液分离而获得的第一固体，对所述第一固体进行一次或多次水洗处理，然后干燥获得第二固体；对所述第二固体进行破碎处理，获得50目～300目的第四固体；所述第三混合物为所述第四固体。
20.可选地，所述煅烧处理在0.2mpa～0.6mpa的压强下进行；和/或
21.所述煅烧处理的温度为550℃～760℃；和/或
22.所述第三混合物的质量为100g～300g，所述煅烧处理的时间为1h～4h。
23.第二方面，本技术还提供了一种钛酸锂材料，所述钛酸锂材料采用前文中任意一种所述的回收利用方法回收获得。
24.可选地，所述钛酸锂材料在扣电1c条件下的首次充电容量为130mah/g～160mah/g，和/或所述钛酸锂材料在扣电1c条件下的首次放电容量为130mah/g～160mah/g，和/或所述钛酸锂材料在扣电1c条件下的首次充放电效率大于98％。
25.第三方面，本技术还提供了根据第一方面中任意一种所述的回收利用方法、或如第二方面中任意一种所述的钛酸锂材料在制备钛酸锂电池中的应用。
26.本技术提供了一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法及钛酸锂材料与应用，具有如下技术效果：
27.在本技术的回收利用方法中，以钛酸锂电极片作为回收对象，先将钛酸锂电极片中的钛酸锂与电极集流体分离，然后分别回收电极集流体和钛酸锂，在整个回收利用的过程中，有效地保持了钛酸锂的原有结构，具有流程简单、对设备要求低、工艺条件易控制、成本较低以及安全环保的优点，回收获得的钛酸锂材料在扣电1c条件下的首次充电容量可达158.2mah/g，首次放电容量可达158.6mah/g，首次充放电效率可达100.26％，从而回收获得的钛酸锂材料能够用于制备钛酸锂电池。
附图说明
28.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
29.图1为本技术实施例提供的一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法的流程示意图；
30.图2为实施例1中回收的钛酸锂材料的x射线衍射分析图谱；
31.图3为实施例1中回收的钛酸锂材料的扫描电子显微镜图；
32.图4为实施例2中完成煅烧处理的物料的扫描电子显微镜图；
33.图5为实施例3中完成煅烧处理的物料的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术人员所熟悉的意义相同，并且本技术实施例和对比例中所用的材料或试剂可商购获得。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用，但不能限制本技术的内容。
36.需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。本技术的各个实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本发明范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
37.在本技术的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。
38.术语“多种”、“多次”或其类似表达指的是两种(次)或两种(次)以上，例如可以是两种(次)、三种(次)、四种(次)、五种(次)、六种(次)等。
39.术语“和/或”的选择范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。比如，“a和/或b”包括a、b以及a+b三种并列方案。又比如，“a，及/或，b，及/或，c，及/或，d”的技术方案，包括a、b、c、d中任一项(也即均用“逻辑或”连接的技术方案)，也包括a、b、c、d的任意的和所有的组合，也即包括a、b、c、d中任两项或任三项的组合，还包括a、b、c、d的四项组合(也即均用“逻辑与”连接的技术方案)。
40.本技术实施例提供了一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法，如图1所示，包括如下步骤：
41.s1、提供钛酸锂电极片，钛酸锂电极片包含电极集流体以及涂覆于电极集流体的
第一涂层，第一涂层的材料包含钛酸锂，在溶液环境下将钛酸锂与电极集流体分离，获得包含钛酸锂和电极集流体的第一混合物；
42.s2、去除并回收第一混合物中的电极集流体，获得包含钛酸锂的第二混合物；
43.s3、对第二混合物进行固液分离，获得固态的第三混合物，第三混合物包含钛酸锂；
44.s4、在包含氧气的氛围下，对第三混合物进行煅烧处理，获得钛酸锂材料。
45.在本技术实施例的回收利用方法中，以钛酸锂电极片作为回收对象，先将钛酸锂电极片中的钛酸锂与电极集流体分离，然后分别回收电极集流体和钛酸锂，在整个回收利用的过程中，有效地保持了钛酸锂的原有结构，具有流程简单、对设备要求低、工艺条件易控制、成本较低以及安全环保的优点。
46.具体的，在步骤s1中，钛酸锂电极片可以是将废弃的电池或电芯经过自放电、拆解等工序而获得，电极集流体的材料例如为铝箔。可以理解的是，所述溶液与所述钛酸锂电极片中的钛酸锂不会发生化学反应，以避免破坏钛酸锂的结构；所述溶液与所述钛酸锂电极片中的电极集流体也不会发生化学反应，以避免破坏电极集流体的结构。所述溶液可以是中性溶液(例如ph为7～7.5)，所述溶液例如可以是水。
47.为了避免钛酸锂电极片中的钛酸锂和电极集流体的结构遭受破坏，以及确保回收的安全环保性，在本技术的一些实施例中，所述在溶液的环境下将钛酸锂与电极集流体分离的步骤包括：将钛酸锂电极片置于所述溶液中，在搅拌的条件下将钛酸锂与电极集流体分离。
48.需要说明的是，若所述溶液为酸性溶液(例如ph小于7)或碱性溶液(例如ph大于7.5)，第一方面，酸性溶液或碱性溶液会与电极集流体发生化学反应，从而破坏电极集流体的原有结构，使得电极集流体中的金属元素以离子形态进入溶液中，提升了回收电极集流体的难度，并且增加了回收成本；第二方面，酸性溶液会与钛酸锂发生化学反应，从而破坏钛酸锂的原有结构，只能回收获得锂盐(例如碳酸锂)和钛盐(例如二氧化钛、偏钛酸等)，再利用回收的锂盐和钛盐化学合成钛酸锂，导致回收流程繁琐复杂，并且增加了回收成本；第三方面，回收设备需要具有耐酸性或耐碱性，对设备要求更高。
49.若所述溶液为包含有机溶剂，存在问题：第一方面，在后续回收工序中，有机溶剂不易去除，增加了回收难度；第二方面，有机溶剂价格昂贵，导致回收成本升高；第三方面，有机溶剂存在异味，并且部分有机溶剂具有易燃易爆性，不利于安全环保。
50.为了便于操作，在本技术的一些实施例中，所述在溶液的环境下将钛酸锂与电极集流体分离的步骤是在配置有搅拌桨的反应釜中进行。为了便于分离钛酸锂与电极集流体，可以先将钛酸锂电极片裁剪为块状，然后置于盛装有所述溶液(例如水)的反应釜中。其中，搅拌的转速可以是400r/min～600r/min，例如为400r/min、500r/min、600r/min或前述任意两个数值之间的值。
51.为了便于操作和控制，在本技术的一些实施例中，步骤s2包括：将第一混合物进行过滤处理，获得的截留物为电极集流体。将截留的电极集流体进行清洗、烘干等工序，从而实现回收。可以理解的是，实现所述过滤处理的设备不作具体限定，只要能够将钛酸锂与电极集流体分离即可。
52.作为示例，所述将第一混合物进行过滤处理的步骤包括：采用筛网过滤第一混合
物；其中，第一混合物中的钛酸锂通过筛网，并且筛网截留电极集流体。所述筛网的目数可以是100目～300目，例如100目、200目、300目以及前述任意两个数值之间的值。
53.在步骤s3中，所述对第二混合物进行固液分离的目的在于：去除溶剂，以便于回收钛酸锂。所述固液分离包括但不限于是抽滤、离心、反渗透、膜滤、纳滤、超滤、微滤以及重力沉降中的一种或多种。作为示例，所述固液分离为抽滤。
54.为了提高回收的钛酸锂材料的纯度，在本技术的一些实施例中，对于步骤s3，所述对第二混合物进行固液分离的步骤之后，且所述获得固态的第三混合物的步骤之前，所述的回收利用方法还包括步骤：收集经所述固液分离而获得的第一固体，对第一固体进行一次或多次水洗处理，然后干燥获得第二固体；第二固体即为第三混合物。其中，所述水洗处理的目的是去除可溶性杂质离子，可溶性杂质离子包括但不限于是na
+
、mg
2+
、so
42-以及po
43-。需要说明的是，所述干燥包括但不限于是加热、真空干燥等工序，所述干燥例如可以为：将水洗处理之后获得的物料置于鼓风干燥箱内加热烘干。
55.作为替代性实施方案，为了提高回收的钛酸锂材料的纯度，在本技术的另一些实施例中，对于步骤s3，所述对第二混合物进行固液分离的步骤之后，且所述获得固态的第三混合物的步骤之前，所述的回收利用方法还包括步骤：收集经所述固液分离而获得的第一固体，对第一固体进行破碎处理，获得50目～300目的第三固体；第三固体即为第三混合物。
56.作为替代性实施方案，为了提高回收的钛酸锂材料的纯度，在本技术的另一些实施例中，对于步骤s3，所述对第二混合物进行固液分离的步骤之后，且所述获得固态的第三混合物的步骤之前，所述的回收利用方法还包括步骤：收集经所述固液分离而获得的第一固体，对第一固体进行一次或多次水洗处理，然后干燥获得第二固体；对第二固体进行破碎处理，获得50目～300目的第四固体；第四固体即为第三混合物。
57.基于钛酸锂电极片的涂层的材料通常还包含导电炭黑和粘结剂(例如聚偏二氟乙烯)，例如：按照质量百分比计算，涂层的材料由90％的钛酸锂、5％的导电炭黑以及5％的聚偏二氟乙烯组成，其中，导电炭黑与氧气会在高温下发生化学反应，并且粘结剂在高温下易于去除。因此，在步骤s4中，在包含氧气的氛围(氧气氛围或空气氛围)下对第三混合物进行煅烧处理，能够有效去除导电炭黑和粘结剂，从而提高回收的钛酸锂材料的纯度。
58.为了进一步地兼顾提高杂质(导电炭黑和粘结剂)的去除率，以及保持钛酸锂的球形结构，在本技术的一些实施例中，所述煅烧处理是在0.2mpa～0.6mpa的压强下进行，例如可以是0.2mpa、0.3mpa、0.4mpa、0.5mpa、0.6mpa以及前述任意两个数值时间的值。
59.为了进一步地兼顾提高杂质(导电炭黑和粘结剂)的去除率，以及降低制得的钛酸锂材料的板结率，在本技术的一些实施例中，煅烧处理的温度为550℃～760℃，例如为550℃、600℃、650℃、700℃、760℃以及前述任意两个数值之间的值。
60.为了提升回收的钛酸锂材料的质量，在本技术的一些实施例中，第三混合物的质量为100g～300g，例如可以是100g、200g、300g以及前述任意两个数值之间的值；煅烧处理的时间为1h～4h，例如可以是1h、2h、3h、4h以及前述任意两个数值之间的值。
61.为了提升回收获得的钛酸锂材料的尺寸均一性，在本技术的一些实施例中，对于步骤s4，所述煅烧处理的步骤之后，且所述获得钛酸锂材料的步骤之前，所述的回收利用方法还包括步骤：采用筛网筛分经烧结处理之后获得的物料，其中，筛网的目数例如为200目。通过所述筛网的物料即为回收的钛酸锂材料。
62.本技术实施例还提供了一种钛酸锂材料，所述钛酸锂材料采用如前文中任意一种所述的回收利用方法回收获得。
63.具体的，所述钛酸锂材料为球形结构。
64.在本技术的一些实施例中，钛酸锂材料在扣电1c条件下的首次充电容量为130mah/g～160mah/g，和/或钛酸锂材料在扣电1c条件下的首次放电容量为130mah/g～160mah/g，和/或钛酸锂材料在扣电1c条件下的首次充放电效率大于98％。
65.本技术实施例还提供了如前文中任意一种所述的回收利用方法、或如前文中任意一种所述的钛酸锂材料在制备钛酸锂电池中的应用。具体的，前文中任意一种所述的回收利用方法回收获得的钛酸锂材料或前文中任意一种所述的钛酸锂材料用于制备钛酸锂电池的负极片，和/或前文中任意一种所述的回收利用方法回收获得的电极集流体用于制备钛酸锂电池的负极片。
66.本技术实施例还提供了一种钛酸锂电池，所述钛酸锂电池包括钛酸锂负极片，所述钛酸锂负极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体的第二涂层，所述第二涂层的材料包括前文中任意一种所述的回收利用方法回收获得的钛酸锂材料或前文中任意一种所述的钛酸锂材料，和/或所述负极集流体为前文中任意一种所述的回收利用方法回收获得的电极集流体。
67.下面通过具体实施例对本技术的技术方案及技术效果进行详细说明，以下实施例仅仅是本技术的部分实施例，并非对本技术作出具体限定。
68.实施例1
69.本实施例提供了一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法以及回收获得的钛酸锂材料。本实施例中所述回收利用方法是以废弃钛酸锂负极片作为回收对象，废弃钛酸锂负极片包含负极集流体以及涂覆于负极集流体的第一涂层，负极集流体的材料为铝箔，按照质量百分比计算，第一涂层的材料由90％的钛酸锂、5％的导电炭黑以及5％的聚偏二氟乙烯组成。
70.所述废弃钛酸锂电极片的回收利用方法包括如下步骤：
71.s1.1、取1.5kg的钛酸锂负极片，将所述钛酸锂负极片裁剪为尺寸为长10cm
×
10cm的多个方块，将多个方块放置于盛装有10l去离子水的反应釜中，开启搅拌，搅拌转速为500r/min，搅拌2h，使得钛酸锂与负极集流体相分离，获得包含钛酸锂和负极集流体的第一混合物；
72.s1.2、将第一混合物放置于物料桶中，并使第一混合物通过200目筛网，包含钛酸锂的第二混合物(电极浆料)通过筛网，并且筛网截留负极集流体，使得负极集流体予以回收；
73.s1.3、对步骤s1.2获得的第二混合物进行抽滤，获得第一滤饼；然后，将第一滤饼分散于去离子水中以进行第一次水洗处理，然后抽滤以除去水，获得第二滤饼；接着，将第二滤饼分散于去离子水中以进行第二次水洗处理，然后抽滤以除去水，获得第三滤饼；随后，将第三滤饼分散于去离子水中以进行第三次水洗处理，然后将经第三次水洗处理后获得的物料置于鼓风干燥箱中，在120℃的温度下烘干，获得固体；
74.s1.4、采用高速破碎机对步骤s1.3获得的固体进行破碎处理，然后将破碎处理之后获得的物料通过200目筛网，收集通过筛网的物料，所述通过筛网的物料为第三混合物；
75.s1.5、称取200g第三混合物于匣钵中，将载有第三混合物的匣钵于高温气氛炉中，在压缩空气的氛围(压强为0.4mpa)下，对第三混合物进行煅烧处理，其中，煅烧处理的温度为700℃，煅烧处理的时间为2h，将完成烧煅烧处理的物料过200目筛网；通过筛网的物料进行x射线衍射分析，如图2所示，通过筛网的物料具有良好的钛酸锂衍射峰，并且无明显杂峰出现，说明通过筛网的物料即为回收的钛酸锂材料。
76.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,sem)观察回收的钛酸锂材料的形貌，如图3所示，回收的钛酸锂材料保持球形结构，由此说明：有效地回收利用了钛酸锂极片中的钛酸锂，并且在回收利用过程中，钛酸锂的结构未被破坏。
77.采用回收获得的钛酸锂材料制备cr2016扣式电池，静置8h，在开路电压稳定后，将相对于负极的电流密度设为1c进行充放电测试，充电截止电压为2.7v，静置1min之后，放电截止电压为1.5v，记录首次充电容量和首次放电容量，并计算首次充放电效率，所述首次放电效率为首次放电容量比首次充电容量的比值。
78.一共设置五个平行样品进行检测，检测结果如下表1所示：
79.表1本实施例中回收获得的钛酸锂材料在扣电1c条件下的性能一览表
[0080][0081]
由表1可知，本实施例中回收获得的钛酸锂材料在扣电1c条件下，首次充电容量为155.1mah/g～158.2mah/g，首次放电容量为155.5mah/g～158.6mah/g，首次充放电效率为98.67％～100.26％，说明本实施例中回收的钛酸锂材料具有良好的充放电性能，能够用于制备钛酸锂电池。
[0082]
实施例2
[0083]
本实施例提供了一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法以及回收获得的钛酸锂材料，相较于实施例1中废弃钛酸锂电极片的回收利用方法，本实施例中废弃钛酸锂电极片的回收利用方法的区别之处仅在于：将步骤s1.5中煅烧处理的温度替换为“500℃”。
[0084]
采用扫描电子显微镜观察完成煅烧处理的物料的形貌，如图4所示，完成煅烧处理的物料中钛酸锂保持球形结构，由此说明：有效地回收利用了钛酸锂极片中的钛酸锂，并且在回收利用过程中，钛酸锂的结构未被破坏。
[0085]
此外，完成煅烧处理的物料为灰色，采用能谱仪(energy dispersive spectrometer,eds)对完成煅烧处理的物料进行元素种类与含量分析，经检测发现，完成煅烧处理的物料含有微量的碳，由此说明：煅烧处理的温度较低，物料中残留有导电炭黑。
[0086]
采用回收获得的钛酸锂材料制备cr2016扣式电池，静置8h，在开路电压稳定后，将相对于负极的电流密度设为1c进行充放电测试，充电截止电压为2.7v，静置1min之后，放电截止电压为1.5v，记录首次充电容量和首次放电容量，并计算首次充放电效率，所述首次放电效率为首次放电容量比首次充电容量的比值。
[0087]
一共设置五个平行样品进行检测，检测结果如下表2所示：
[0088]
表2本实施例中回收的钛酸锂材料在扣电1c条件下的性能一览表
[0089][0090]
由表2可知，本实施例中回收获得的钛酸锂材料在扣电1c条件下，首次充电容量为134.6mah/g～135.7mah/g，首次放电容量为134.2mah/g～135.0mah/g，首次充放电效率为99.7％～100.2％。
[0091]
本实施例中回收的钛酸锂材料的充放电性能较实施例1中回收的钛酸锂材料的充放电性能略差，原因在于：煅烧处理的温度较低，回收的钛酸锂材料中含有微量的导电炭黑，使得本实施例中回收的钛酸锂材料的纯度较实施例1中回收的钛酸锂材料的纯度略低。
[0092]
实施例3
[0093]
本实施例提供了一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法以及回收获得的钛酸锂材料，相较于实施例1中废弃钛酸锂电极片的回收利用方法，本实施例中废弃钛酸锂电极片的回收利用方法的区别之处仅在于：将步骤s1.5中煅烧处理的温度替换为“800℃”。
[0094]
采用扫描电子显微镜观察完成煅烧处理的物料的形貌，如图5所示，完成煅烧处理的物料中钛酸锂保持球形结构，但表面存在裂痕，原因可能在于：煅烧处理的温度较高。
[0095]
采用回收获得的钛酸锂材料制备cr2016扣式电池，静置8h，在开路电压稳定后，将相对于负极的电流密度设为1c进行充放电测试，充电截止电压为2.7v，静置1min之后，放电截止电压为1.5v，记录首次充电容量和首次放电容量，并计算首次充放电效率，所述首次放电效率为首次放电容量比首次充电容量的比值。
[0096]
一共设置五个平行样品进行检测，检测结果如下表3所示：
[0097]
表3本实施例中回收的钛酸锂材料在扣电1c条件下的性能一览表
[0098][0099]
由表3可知，本实施例中回收获得的钛酸锂材料在扣电1c条件下，首次充电容量为143.2mah/g～144.1mah/g，首次放电容量为142.3mah/g～143.6mah/g，首次充放电效率为99.3％～99.8％。
[0100]
本实施例中回收的钛酸锂材料的充放电性能较实施例1中回收的钛酸锂材料的充放电性能略差，原因在于：煅烧处理的温度较高，回收的钛酸锂材料表面存在裂痕，使得本实施例中回收的钛酸锂材料的电化学性能较实施例1中回收的钛酸锂材料的电化学性能略微下降。
[0101]
实施例4
[0102]
本实施例提供了一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法以及回收获得的钛酸锂材料，相较于实施例1中废弃钛酸锂电极片的回收利用方法，本实施例中废弃钛酸锂电极片的回收利用方法的区别之处仅在于：省略步骤s1.4，以及将步骤s1.5中“称取200g第三混合物置于匣钵中，将载有第三混合物的匣钵于高温气氛炉中，在压缩空气的氛围(压强为0.4mpa)下，对第三混合物进行煅烧处理”替换为“称取200g步骤s1.3获得的固体置于匣钵中，将载有所述固体的匣钵于高温气氛炉中，在压缩空气的氛围(压强为0.4mpa)下，对所述固体进行煅烧处理”。
[0103]
肉眼观察完成烧煅烧处理的物料，发现物料存在黑色斑点，由此说明：将步骤s1.3获得的固体不经破碎处理而直接煅烧处理，存在煅烧不彻底的现象。
[0104]
采用回收获得的钛酸锂材料制备cr2016扣式电池，静置8h，在开路电压稳定后，将相对于负极的电流密度设为1c进行充放电测试，充电截止电压为2.7v，静置1min之后，放电截止电压为1.5v，记录首次充电容量和首次放电容量，并计算首次充放电效率，所述首次放电效率为首次放电容量比首次充电容量的比值。
[0105]
表4本实施例中回收的钛酸锂材料在扣电1c条件下的性能一览表
[0106][0107]
由表4可知，本实施例中回收获得的钛酸锂材料在扣电1c条件下，首次充电容量为136.8mah/g～137.9mah/g，首次放电容量为136.2mah/g～137.2mah/g，首次充放电效率为99.4％～100.1％。
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本实施例中回收的钛酸锂材料的充放电性能较实施例1中回收的钛酸锂材料的充放电性能略差，原因在于：将步骤s1.3获得的固体不经破碎处理而直接煅烧处理，存在煅烧不彻底的现象，从而回收的钛酸锂材料中含有微量的导电炭黑，使得本实施例中回收的钛酸锂材料的纯度较实施例1中回收的钛酸锂材料的纯度略低。
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以上对本技术实施例所提供的一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法及钛酸锂材料与应用，进行了详细介绍。本文中使用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的脱离本技术各实施例的技术方案的范围。

技术特征：
1.一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法，其特征在于，包括如下步骤：提供钛酸锂电极片，所述钛酸锂电极片包含电极集流体以及涂覆于所述电极集流体的第一涂层，所述第一涂层的材料包含钛酸锂，在溶液的环境下将所述钛酸锂与所述电极集流体分离，获得包含所述钛酸锂和所述电极集流体的第一混合物；去除并回收所述第一混合物中的所述电极集流体，获得包含所述钛酸锂的第二混合物；对所述第二混合物进行固液分离，获得固态的第三混合物，所述第三混合物包含所述钛酸锂；以及在包含氧气的氛围下，对所述第三混合物进行煅烧处理，获得钛酸锂材料。2.根据权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述在溶液的环境下将所述钛酸锂与所述电极集流体分离的步骤包括：将所述钛酸锂电极片置于所述溶液中，在搅拌的条件下将所述钛酸锂与所述电极集流体分离；和/或所述溶液为水。3.根据权利要求1或2所述的回收利用方法，其特征在于，所述去除并回收所述第一混合物中的所述电极集流体，包括步骤：将所述第一混合物进行过滤处理，获得的截留物为所述电极集流体。4.根据权利要求3所述的回收利用方法，其特征在于，所述将所述第一混合物进行过滤处理，包括步骤：采用100目～300目筛网过滤所述第一混合物；其中，所述第一混合物中的所述钛酸锂通过所述筛网，所述筛网截留所述电极集流体。5.根据权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，在所述对所述第二混合物进行固液分离的步骤中，所述固液分离包括抽滤、离心、反渗透、膜滤、纳滤、超滤、微滤以及重力沉降中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述对所述第二混合物进行固液分离的步骤之后，且所述获得固态的第三混合物的步骤之前，所述回收利用方法还包括步骤：收集经所述固液分离而获得的第一固体，对所述第一固体进行一次或多次水洗处理，然后干燥获得第二固体；所述第三混合物为所述第二固体；或者，所述对所述第二混合物进行固液分离的步骤之后，且所述获得固态的第三混合物的步骤之前，所述回收利用方法还包括步骤：收集经所述固液分离而获得的第一固体，对所述第一固体进行破碎处理，获得50目～300目的第三固体；所述第三混合物为所述第三固体；或者，所述对所述第二混合物进行固液分离的步骤之后，且所述获得固态的第三混合物的步骤之前，所述回收利用方法还包括步骤：收集经所述固液分离而获得的第一固体，对所述第一固体进行一次或多次水洗处理，然后干燥获得第二固体；对所述第二固体进行破碎处理，获得50目～300目的第四固体；所述第三混合物为所述第四固体。7.根据权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，所述煅烧处理在0.2mpa～0.6mpa的压强下进行；和/或所述煅烧处理的温度为550℃～760℃；和/或所述第三混合物的质量为100g～300g，所述煅烧处理的时间为1h～4h。8.一种钛酸锂材料，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项中所述的回收利用方法
回收获得。9.根据权利要求8所述的钛酸锂材料，其特征在于，所述钛酸锂材料为球形结构；和/或所述钛酸锂材料在扣电1c条件下的首次充电容量为130mah/g～160mah/g，和/或所述钛酸锂材料在扣电1c条件下的首次放电容量为130mah/g～160mah/g，和/或所述钛酸锂材料在扣电1c条件下的首次充放电效率大于98％。10.根据权利要求1至7任一项中所述的回收利用方法、或如权利要求8或9所述的钛酸锂材料在制备钛酸锂电池中的应用。

技术总结
本申请公开了一种废弃钛酸锂电极片的回收利用方法及钛酸锂材料与应用，所述回收利用方法包括步骤：以钛酸锂电极片作为回收对象，在溶液环境下将钛酸锂电极片中的钛酸锂与电极集流体分离，获得包含钛酸锂和电极集流体的第一混合物；去除并回收第一混合物中的电极集流体，获得包含钛酸锂的第二混合物；对第二混合物进行固液分离，获得固态的第三混合物；以及，在包含氧气的氛围下，对第三混合物进行煅烧处理，获得钛酸锂材料，具有流程简单、对设备要求低、工艺条件易控制、成本较低以及安全环保的优点，回收获得的钛酸锂材料能够用于制备钛酸锂电池。钛酸锂电池。钛酸锂电池。


技术研发人员：李永虎 李倩倩 康宗维 游志江
受保护的技术使用者：格力钛新能源股份有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/9