[發明專利]一種廢舊鋰電池正極材料用于火電廠CO2捕集的方法

無效

• 申請號: 201210043342.2
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102657994A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 王剛;趙光金;郭陽;汪永威;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: B01D53/02
• 分類號: B01D53/02;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，具體涉及一種廢舊鋰電池正極材料用于火電廠CO₂捕集的方法。

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）、鋯酸鋰（Li₂ZrO₃）、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。此外，研究發現，當向鋯酸鋰、硅酸鋰等材料中摻入少量Na、K、Al、Fe等元素后，其二氧化碳吸附性能會顯著提高。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，再通過純化等工藝得到CO₂捕獲劑，可以實現以廢治廢。

發明內容

本發明目的在于提供一種廢舊鋰電池正極材料用于火電廠CO₂捕集的方法，該方法通過對廢舊鋰電池正極材料的回收處理，可以實現以廢治廢。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種廢舊鋰電池正極材料用于火電廠CO₂捕集的方法，其包括以下步驟：

①將回收得到的鋰電池正極材料作為二氧化碳吸附劑制成板式、蜂窩式或波紋板式吸收床，置于二氧化碳吸收塔中；

②將二氧化碳吸收塔置于鍋爐內煙氣溫度在500～750℃的位置，煙氣流過吸收床與吸附劑直接接觸進行二氧化碳捕集，當吸附達到飽和狀態后，將吸收床轉入二氧化碳再生塔中進行解吸。

具體的，可以把二氧化碳再生塔置于鍋爐內煙氣溫度在760～950℃的位置，利用煙氣加熱已飽和吸附二氧化碳的吸附床，將吸附劑上的二氧化碳解吸；然后將解吸過的吸收床溫度降至500～750℃，再次置于二氧化碳吸收塔中進行新一輪的二氧化碳捕集和解吸，如此實現循環吸附、解吸。

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。

所述吸收床可以以兩層或者兩層以上的形式布置，吸收床為移動式吸收床，每層吸收床由4～10個吸附劑單元組成。吸附劑的單元尺寸以長寬高均在60～100mm為宜，單層吸收床布置的吸附劑單元數量為4～10個。吸附劑節距為3.8～9.0?mm，吸附劑比表面積在406～553?m²﹒m^-3。吸收塔常用規格：長×寬×高分別為400?×?400?×?400?mm。在步驟②中，煙氣從二氧化碳吸收塔的底部或者頂部，又或者從水平方向進入吸收塔，當某一層吸收床達到飽和后，以一定速度向上或向下移動進入再生塔。在具體操作中，完全解吸二氧化碳后的吸收床以一定速度向上或向下移動進入吸收塔。本申請方法中所用到的二氧化碳吸收塔和二氧化碳再生塔均為本領域的常規裝置，故此不再贅述。