[發明專利]一種利用廢舊鋰電池正極材料制備CO2捕獲劑的方法

有效

• 申請號: 201210043331.4
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102664293A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 王剛;趙光金;郭陽;李東梅;吳文龍
• 申請（專利權）人: 河南電力試驗研究院
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 田小伍

技術領域

本發明屬于廢舊鋰電池回收利用技術領域，具體涉及一種利用廢舊鋰電池正極材料制備CO₂捕獲劑的方法。

背景技術

近年來隨著人們環境保護意識的不斷提高，及自然資源的不斷消耗，環境友好的鋰離子電池被開發出來并得到廣泛使用。鋰離子電池因其具有工作電壓高、體積小、質量輕、能量高、低污染、循環壽命長等優點，已成為移動電話、數碼產品、便攜式DVD等目標市場的絕對主力產品，而且也已成為電動汽車采用的最重要的動力蓄電池之一。巨大的電池生產消費帶來了數目驚人的廢電池。雖然相對于一次電池，鋰離子電池對環境的影響相對較小，但是鋰離子電池的正、負極材料、電解液等物質對環境和人類的健康還是有很大危害的。目前鋰電池回收率還很低（不到2%），給環境造成巨大威脅和污染，同時對資源也是一種浪費。

目前，石油、煤炭、天然氣等化石燃料仍然是發電廠等很多工業生產中的主要能源。在化石燃料燃燒過程中會有大量的CO₂氣體釋放出來，其中二氧化碳的排放50%來自于火電廠，2007年火電廠二氧化碳排放量超過27億噸。大量二氧化碳的排放導致了人們十分關注的溫室效應，CO₂對大氣溫升的貢獻超過60%。過去十年，大氣中CO₂濃度迅猛增長，因此CO₂減排已成為全人類面臨的共同責任。

通常從火電廠高溫爐中排出的煙氣溫度比較高，因此利用在高溫下能高效、迅速吸收CO₂的材料來減少CO₂的排放，已經成為解決該問題的一個重要途徑。本研究發現：鋰鹽，包括鐵酸鋰（LiFeO₂）、鎳酸鋰（LiNiO₂）、鈦酸鋰（Li₂TiO₃）、偏硅酸鋰（Li₂SiO₃）、硅酸鋰（Li₄SiO₄）等在高溫下具有良好的CO₂吸附～脫附性能。本申請對廢舊鋰電池實施回收處理，提取其中的含鋰正極材料，再通過純化、合成等工藝得到CO₂捕獲劑Li₄SiO₄，可以實現以廢治廢。

發明內容

本發明目的在于提供一種利用廢舊鋰電池正極材料制備CO₂捕獲劑的方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種利用廢舊鋰電池正極材料制備CO₂捕獲劑的方法，該方法為：將從廢舊鋰電池正極材料中回收處理得到的Li₂CO₃與二氧化硅以摩爾比2：1混勻后，采用固態反應法制得Li₄SiO₄，即為CO₂捕獲劑。

具體的，所述固態反應法步驟為：將Li₂CO₃與二氧化硅混勻后在空氣氛下于800～900℃煅燒4～8h即可。為了獲取較好的效果，也可以將Li₂CO₃與二氧化硅一起放入瑪瑙研缽中，再添加適量的有機溶劑（如甲醇、乙醇或丙酮等），研磨至反應物質充分混勻后，于30～80℃加熱除去有機溶劑，再在空氣氛下進行煅燒。以每10g固體反應物添加1～5ml的有機溶劑為宜。

所述廢舊鋰電池正極材料包括鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、三元系材料、磷酸亞鐵鋰或其混合物；所述三元系材料是指含鎳、鈷、錳三種金屬元素的正極材料。

所述Li₂CO₃經廢舊鋰電池完全放電→電池破殼→正負極片分離→正極片破碎→有機溶劑溶解分離→酸浸→除雜→電極材料中非鋰金屬元素的去除→碳酸鈉沉鋰→過濾干燥處理后得到；具體步驟如下：

1）完全放電處理：借助于剪切機和粉碎機，去除廢舊鋰離子電池的外包裝得到單體電池，把單體電池置于飽和氯化鈉水溶液中進行放電。

2）電池破殼：把完全放電過的電池取出，使用破殼機打開電池外殼，然后立即放入純凈水中，消除電解液的環境污染隱患，分離取出正、負極片（負極片另作處理，并利用浮選法分離出電池隔膜）。