[發(fā)明專利]一種含活性炭水系化學(xué)電源電極的回收方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410566793.3
• 申請(qǐng)日: 2014-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN104393361A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇迎東;車勇;王青;方淳;朱用;戴翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 恩力能源科技（南通）有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/54
• 分類號(hào): H01M10/54;H01G11/86
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 榮文英;許偉群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含活性炭水系化學(xué)電源電極的回收方法，屬于化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

活性炭具有原料來(lái)源豐富、電化學(xué)穩(wěn)定性高、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，在水系鋰離子電池、鈉離子電池、超級(jí)電容器等化學(xué)電源產(chǎn)品中已得到廣泛應(yīng)用。采用活性炭電極制作的水系離子電池及電容器具有使用壽命長(zhǎng)、無(wú)環(huán)境污染、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。但目前由于制造工藝原因成本較高，應(yīng)用于該領(lǐng)域的高比表面積活性炭?jī)r(jià)格較高，也限制了活性炭在化學(xué)電源中的應(yīng)用。

廢舊電池處理時(shí)人們往往只注重回收其中的鎳、鈷、鐵等金屬材料，很少研究活性炭電極的回收及再利用。應(yīng)用在電化學(xué)電源中的活性炭電極具有超長(zhǎng)的使用壽命，循環(huán)壽命達(dá)10萬(wàn)次以上，而將其做成電池后，由于電解液干涸、正負(fù)極壽命不匹配、集流體腐蝕等原因化學(xué)電源失效后，活性炭電極實(shí)際使用壽命遠(yuǎn)未達(dá)到理論值，造成較嚴(yán)重的浪費(fèi)。采用合適的方法回收化學(xué)電源中的活性炭，提高資源利用效率，降低活性炭電極的使用成本已經(jīng)很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有較高回收效率，較低回收成本的活性炭電極綜合回收方法，其主要采取以下工藝得以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提供了一種含活性炭水系化學(xué)電源電極的回收方法，其包括以下步驟：

首先將化學(xué)電源經(jīng)物理破碎拆解得到的含活性炭電極放入容器中，倒入含堿金屬離子的水溶液中，輕微攪拌使部分活性炭電極與集流體分離并漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的金屬集流體及部分粘接在上面的活性炭電極。用網(wǎng)格尺寸略小于電極尺寸的大孔篩網(wǎng)分離出液面上形狀完好的活性炭電極，再用細(xì)篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極碎塊及碎末。

然后將形狀完好的活性炭電極首先采用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.01～-0.1MPa，浸泡時(shí)間0.1～48h。取出活性炭電極放入50～100℃純水中再次浸泡，浸泡時(shí)間0.1～24h，取出活性炭電極放入真空干燥箱中分多階段烘干，自然冷卻至室溫后外形完好的活性炭電極可直接使用。

將上述分離得到的活性炭電極碎塊及粉末放在細(xì)篩網(wǎng)上用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.01～-0.1MPa，浸泡時(shí)間0.1～48h。隨后再放入50～100℃純水中再次浸泡，浸泡時(shí)間0.1～24h。用細(xì)篩網(wǎng)將活性炭電極碎塊與碎末過(guò)濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，烘干后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，控制粒徑在1～100μm。

將上述得到的沉淀用細(xì)篩網(wǎng)過(guò)濾分離，并用純水淋洗，再放入粉碎機(jī)切碎成長(zhǎng)0.5～20mm顆粒(長(zhǎng)徑)。將顆粒放入容器中，倒入含堿金屬離子的水溶液中，快速機(jī)械攪拌使活性炭電極與集流體分離，靜置后活性炭電極顆粒漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的集流體金屬顆粒，過(guò)濾后可該集流體金屬顆粒被直接回收利用。用細(xì)篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極顆粒，并用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.01～-0.1MPa，浸泡時(shí)間0.1～48h。隨后再放入50～100℃純水中再次浸泡，浸泡時(shí)間0.1～24h。用細(xì)篩網(wǎng)將活性炭電極顆粒過(guò)濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，最后將其放入球磨機(jī)中粉碎，控制粒徑在1～100μm。

前述所采用的細(xì)篩網(wǎng)為合成纖維篩網(wǎng)或不銹鋼篩網(wǎng)，目數(shù)為60～2000目。大孔篩網(wǎng)可以為合成纖維篩網(wǎng)或不銹鋼篩網(wǎng)，尺寸為50mm～70mm×50mm～70mm。

含堿金屬離子的水溶液中堿金屬離子為L(zhǎng)i⁺、Na⁺、Ka⁺的一種或多種，其陰離子為NO₃^-、OH^-、Cl^-、SO₄^2-、CH₃COO^--、SiO₃^2-、CO₃^2-的一種或多種。堿金屬離子的選擇可與化學(xué)電源電解質(zhì)一致，如水系鈉離子電池可采用Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaOH等，也可添加少量LiOH、Li₂SO₄、LiNO₃等。通過(guò)堿金屬離子水溶液的加入使密度較小的多孔活性炭電極上浮于液面而得以分離，金屬集流體因密度大沉淀在溶液底部；同時(shí)溶液中的堿金屬離子也可將長(zhǎng)期使用后活性炭表面吸附的雜質(zhì)離子進(jìn)行置換，提高活性炭充放電性能。