电池废料的处理方法、电磁屏蔽材料及电磁屏蔽结构件与流程

本申请涉及电池回收，特别涉及电池废料的处理方法、电磁屏蔽材料及电磁屏蔽结构件。

背景技术：

1、湿法冶金工艺，因其金属回收率高、适应性强等优势，被用于回收退役动力电池中金属元素，实现锂、镍、钴、锰、铁等金属元素的选择性提取。退役动力电池经湿法回收提取金属元素后，会产生大量固体残渣，其主要包括石墨材料，还夹杂有聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride，pvdf）粘结剂、电解液分解产物、固体电解质界面膜（solidelectrolyte interphase，sei）膜有机组分、聚乙烯（polyethylene，pe）/聚丙烯（polypropylene，pp）隔膜碎片以及少量金属杂质。

2、目前，退役动力电池经湿法回收处理后产生的固体残渣，通常作为低价值碳粉出售，或者焚烧处置，或者直接填埋，使其中的石墨资源被浪费。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提供电池废料的处理方法、电磁屏蔽材料及电磁屏蔽结构件，能够解决相关技术中存在的技术问题。

2、具体而言，包括以下的技术方案：

3、第一方面，提供了一种电池废料的处理方法，所述电池废料的处理方法包括：

4、获取退役动力电池的固体残渣，所述固体残渣为所述退役动力电池经湿法冶金工艺提取金属元素后而产生；

5、对所述固体残渣进行纯化处理，获得纯化石墨残渣；

6、在惰性气氛下，对所述纯化石墨残渣进行热处理，获得结构修复石墨；

7、在设定的温度梯度条件下，对所述结构修复石墨进行氧化反应，获得氧化石墨烯。

8、本申请实施例提供的电池废料的处理方法，以湿法冶金提取金属后产生的固体残渣为原料，通过对退役动力电池的固体残渣进行纯化处理，以去除其中的残余电解液、pvdf粘结剂、pe/pp隔膜碎片及金属杂质等，以提高石墨纯度，为后续氧化反应和少层化剥离提供洁净原料，从而提高石墨烯产品的一致性和稳定性。通过在惰性气氛下，对纯化石墨残渣进行热处理，恢复因电池循环和湿法浸出过程造成的石墨晶格结构损伤，提高石墨的石墨化程度和层状结构完整性，使后续氧化反应能够形成更均匀的层间扩张结构。随后，通过温度梯度氧化，获得结构规整且用途广泛的氧化石墨烯。氧化石墨烯作为石墨烯制备和应用中一种常见的中间体原料，容易被加工和功能化，可通过特定的后处理工艺，赋予其特定的性能，以适用于特定需求的应用场景。

9、在一些可能的实现方式中，本申请实施例提供的电池废料的处理方法，还包括：将所述氧化石墨烯处理成少层氧化石墨烯，并在惰性气氛下对所述少层氧化石墨烯进行还原，获得少层还原氧化石墨烯。

10、通过少层化、热还原等步骤的实施，可将氧化石墨烯转换成层数可控的少层还原氧化石墨烯，其兼具较大的比表面积和较高的导电性能，可应用于电磁屏蔽材料等场景中，实现了资源化回收利用。

11、在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：采用相容剂对所述少层还原氧化石墨烯进行表面改性，获得改性少层还原氧化石墨烯。

12、在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：将所述改性少层还原氧化石墨烯作为填料，制备电磁屏蔽材料。

13、在一些可能的实现方式中，对所述纯化石墨残渣进行的热处理的工艺参数如下所示：热处理温度为700℃~1500℃，升温速率为2℃/min~5℃/min。

14、在一些可能的实现方式中，所述设定的温度梯度条件包括：在-5℃~5℃下反应0.5h~2h，随后在10℃~30℃下反应1h~4h，随后在40℃~60℃下反应0.5h~3h，随后在90℃~100℃下反应0.5h~3h。

15、在一些可能的实现方式中，采用氧化剂对所述结构修复石墨进行所述氧化反应，其中，所述氧化剂选自浓硫酸、高锰酸钾、硝酸、硝酸钠、高氯酸或者高氯酸钾中的至少两种。

16、在一些可能的实现方式中，所述将所述氧化石墨烯处理成少层氧化石墨烯，包括：

17、将所述氧化石墨烯分散于水中，依次经超声处理、离心分离、冷冻干燥，获得所述少层氧化石墨烯。

18、第二方面，提供了一种电磁屏蔽材料，所述电磁屏蔽材料包括以下质量百分比的各组分：

19、工程塑料60%~85%、改性少层还原氧化石墨烯3%~10%、一维碳材料10%~25%、无卤阻燃剂3%~15%、抗氧剂0.2%~1.5%、润滑剂0.2%~1.5%；

20、其中，所述改性少层还原氧化石墨烯采用前述涉及的电池废料的处理方法制备得到。

21、在一些可能的实现方式中，所述工程塑料选自聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙66或者聚邻苯二甲酰胺中的至少一种；

22、所述一维碳材料选自碳纤维或者碳纳米管中的至少一种；

23、所述无卤阻燃剂选自聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、二乙基次膦酸铝中的至少一种；

24、所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂或者亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；

25、所述润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙或者硬脂酸镁中的至少一种。

26、第三方面，提供了一种电磁屏蔽结构件，所述电磁屏蔽结构件采用第二方面所述的电磁屏蔽材料制备得到。

27、在一些可能的实现方式中，所述电磁屏蔽结构件为电池管理系统壳体、整车控制器壳体、电机控制器壳体、车载充电机壳体、直流/直流转换器壳体或者高压连接器屏蔽罩。

28、本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

29、本申请实施例提供的电池废料的处理方法，以湿法冶金提取金属后产生的固体残渣为原料，通过对退役动力电池的固体残渣进行纯化处理，去除其中的残余电解液、pvdf粘结剂、pe/pp隔膜碎片及金属杂质等，以提高石墨纯度，为后续氧化反应和少层化剥离提供洁净原料，提高石墨烯产品的一致性和稳定性。通过在惰性气氛下，对纯化石墨残渣进行热处理，以修复因电池循环和湿法浸出过程造成的石墨晶格结构损伤，提高石墨的石墨化程度和层状结构完整性，使后续氧化反应能够形成更均匀的层间扩张结构。随后，通过依次进行的温度梯度氧化、少层化、热还原等步骤的实施，最终获得层数可控的少层还原氧化石墨烯，其兼具较大的比表面积和较高的导电性能，可应用于电磁屏蔽材料等场景中，实现了电池废料中石墨资源的回收利用，避免了浪费。

1.一种电池废料的处理方法，其特征在于，所述电池废料的处理方法包括：

2.根据权利要求1所述的电池废料的处理方法，其特征在于，所述电池废料的处理方法还包括：

3.根据权利要求2所述的电池废料的处理方法，其特征在于，所述电池废料的处理方法还包括：采用相容剂对所述少层还原氧化石墨烯进行表面改性，获得改性少层还原氧化石墨烯。

4.根据权利要求3所述的电池废料的处理方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述改性少层还原氧化石墨烯作为填料，制备电磁屏蔽材料。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电池废料的处理方法，其特征在于，对所述纯化石墨残渣进行的热处理的工艺参数如下所示：热处理温度为700℃~1500℃，升温速率为2℃/min~5℃/min。

6.根据权利要求1-4任一项所述的电池废料的处理方法，其特征在于，所述设定的温度梯度条件包括：在-5℃~5℃下反应0.5h~2h，随后在10℃~30℃下反应1h~4h，随后在40℃~60℃下反应0.5h~3h，随后在90℃~100℃下反应0.5h~3h。

7.根据权利要求1-4任一项所述的电池废料的处理方法，其特征在于，采用氧化剂对所述结构修复石墨进行所述氧化反应，其中，所述氧化剂选自浓硫酸、高锰酸钾、硝酸、硝酸钠、高氯酸或者高氯酸钾中的至少两种。

8.根据权利要求2所述的电池废料的处理方法，其特征在于，所述将所述氧化石墨烯处理成少层氧化石墨烯，包括：

9.一种电磁屏蔽材料，其特征在于，所述电磁屏蔽材料包括以下质量百分比的各组分：

10.根据权利要求9所述的电磁屏蔽材料，其特征在于，所述工程塑料选自聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙66或者聚邻苯二甲酰胺中的至少一种；

11.一种电磁屏蔽结构件，其特征在于，所述电磁屏蔽结构件采用权利要求9-10任一项所述的电磁屏蔽材料制备得到。

12.根据权利要求11所述的电磁屏蔽结构件，其特征在于，所述电磁屏蔽结构件为电池管理系统壳体、整车控制器壳体、电机控制器壳体、车载充电机壳体、直流/直流转换器壳体或者高压连接器屏蔽罩。