[發明專利]廢舊鉛酸電池的資源化方法

有效

• 申請號: 201110172238.9
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102263309A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 雷立旭;高鵬然;戴源
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種鉛酸電池的循環生產方法，其目的是將廢舊電池的正、負極活性物質分別用化學方法處理以得到可以按現有工藝生產新鉛酸電池的正、負極活性物質。

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背景技術

鉛酸電池是一種可充電電池，具有價格便宜、維護簡單、可以滿足多種用戶需求，在不間斷電源、電瓶車、汽車啟動電源、電動自行車中得到了廣泛地應用。鉛酸電池中含有大量的對環境和人體有害的鉛，也含有一些強腐蝕性的硫酸，到達使用壽命后，如不能很好地處理，則會產生嚴重的環境污染。

有關統計數據顯示，鉛產量在有色金屬中位居第四。全球鉛的探明儲量如按現有的生產規模使用，經20～25年將會枯竭。廢舊鉛酸電池中含有大量的鉛，因此被看做一種重要的原料。一般地，由廢舊鉛酸電池等工業產品生產的鉛被稱為再生鉛，由礦石生產的鉛被稱為原鉛。現在，鉛在世界上所有金屬中再生率最高，產量已超過原鉛。

在已工業化的鉛酸電池回收方案中，一般根據金屬鉛易還原、熔點低（只有327.4?°C）的特點使用反射爐、回轉窯高溫碳還原獲得金屬鉛，然后再經精制得到高純鉛。很明顯，這種過程因為使用高溫，特別是反射爐工藝，易產生含鉛塵的煙氣，因此存在環境污染風險高、能耗高、物耗高等問題。除此之外，也有一類電化學還原工藝，它們把廢鉛酸電池破碎、“三分離”后，再把鉛泥（含鉛物質）做一定的化學預處理，再進行電沉積。電化學還原過程得到的鉛純度高，不需要進一步的精制。不過，因為這類工藝也需要把鉛化合物全部轉變為鉛，必須耗費大量的昂貴電能。

近年來，一些新的以制備鉛化合物為目的的新工藝漸漸被提了出來。這主要是因為（1）一些鉛化合物本身就是工業生產的原料。如三堿基硫酸鉛是聚氯乙烯塑料加工時用的熱穩定劑。二氧化鉛不僅是一種氧化劑，也可用于一些電催化反應。廢舊鉛酸電池的鉛膏中主要含有二氧化鉛、鉛和硫酸鉛等物質，經過適當地轉化可以生產這些物質；（2）鉛酸電池生產的時候需要把經冶金過程獲得的金屬鉛部分氧化，使之轉化成含有一定數量金屬鉛的氧化鉛粉。因此，如果我們把廢舊電池中的二氧化鉛和硫酸鉛轉化成氧化鉛、把鉛氧化成具有電化學活性的氧化鉛，就不需要把回收的電極材料以鉛的形式回收，然后再氧化成氧化鉛。英國劍橋大學2009年也曾提出了一種利用檸檬酸濕法制取超細氧化鉛粉體的工藝。該工藝使用檸檬酸以及檸檬酸鈉處理廢舊電極材料中的硫酸鉛、氧化鉛以及二氧化鉛，使它們都轉化成檸檬酸鉛，然后經過低溫焙燒(300～500?°C)得到產物。該工藝的一個主要問題是，處理二氧化鉛的時候需加入雙氧水作為還原劑，使用的檸檬酸和檸檬酸鈉都比較貴。因此技術經濟性存在問題。

2005年起，我們開展了二次電池資源化研究，并率先提出了二次電池循環生產的概念。2006年1月提出了第一個關于鋰離子電池的專利申請（ZL?2006?1?0037681.4），隨后提出了另外的關于鎳氫電池（ZL?2008?1?0020326.5）、鎳鎘電池（ZL?2008?1?0195082.4）和鉛酸電池循環生產（ZL?2009?1?0024467.9）的專利。其核心思想是二次電池的資源化不以提取其中的貴重元素為目標，而是將廢舊電池中含有的只是形態發生改變的電極材料逐個用物理方法分離出來，然后將其經最少的化學處理再生后，直接用于生產新的二次電池。這樣做的好處主要有，化學處理被最大程度地減少，因此最大程度地減少了環境污染風險。其次，能耗物耗大大降低，經濟效益顯著增加。第三，可以實現二次電池的循環生產。

我們在發明專利ZL?2009?1?0024467.9中描述了使用電化學方法把正極片和負極片中的物質電解形成Pb和PbO₂的方法。這里，我們公開一種將正極片中的PbO₂和PbSO₄通過中低溫度化學還原轉化為PbO和Pb，將負極片中的Pb和PbSO₄通過中低溫度空氣氧化轉化為PbO和Pb的方法，使得到的產物直接按現有鉛酸電池生產工藝生產鉛酸電池成為可能。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種廢舊鉛酸電池的資源化方法，并利用它按現有鉛酸電池生產工藝實現鉛酸電池的循環生產。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提出一種廢舊鉛酸電池的資源化方法，該方法包括如下步驟：?

1）將廢舊鉛酸電池切割，分離得到正極片、負極片、電解液硫酸、塑料外殼；分別處理正極片和負極片，得到正極粉、負極粉、正極鉛合金格柵、負極鉛合金格柵；