[發明專利]一種從廢鉛酸蓄電池回收鉛用于制備太陽電池的方法

在審

• 申請號: 201810040228.1
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108417922A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 譚占鰲;李聰;郭強;王福芝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01L51/42;C22B13/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了一種從廢鉛酸蓄電池陽極和陰極得到醋酸鉛，再以醋酸鉛為鉛源制備鈣鈦礦太陽電池的方法。所述醋酸鉛的制備包括對回收的陽極和陰極材料進行脫硫處理，然后陽極脫硫物與醋酸蒸汽反應得到醋酸鉛；陰極脫硫物高溫燒結后得到氧化鉛，之后在稀醋酸和雙氧水的共同作用下，過濾重結晶得到醋酸鉛晶體。明所述鈣鈦礦太陽電池，其結構為p?i?n型如透明導電金屬氧化物層/空穴傳輸層/鈣鈦礦吸光層/電子收集層/金屬電極層，或為n?i?p型如透明導電金屬氧化物層/電子收集層/鈣鈦礦吸光層/空穴傳輸層/金屬電極層，或透明導電金屬氧化物層/致密電子收集層/多孔電子收集層/鈣鈦礦吸光層/空穴傳輸層/金屬電極層。本發明在保護環境、節約資源多方面都有重要的意義。

技術領域

本發明屬于廢物回收技術領域，具體涉及一種從廢舊鉛酸蓄電池回收鉛為前驅體制備鈣鈦礦太陽電池的方法

背景技術

蓄電池除汽車使用外,還廣泛應用于電瓶車、計算機、應急燈、各種電源以及航空、航海、軍事等領域。通常使用最多的普通鉛酸蓄電池平均約用鉛12～14公斤，大量鉛泥沉積在盛硫酸的塑料槽內,并有相當數量的鉛粉懸浮在硫酸之中,因此隨意拋棄鉛酸廢蓄電池會對環境造成嚴重污染。鉛酸蓄電池的回收再利用就顯得尤為重要。其中最重要的是鉛元素的回收，目前再生鉛企業均采用的是火法熔煉工藝，采用復雜且高耗能的工藝最后得到鉛錠。在處理過程中需要400℃的高溫并且會伴隨著廢鉛氣體的產生，很容易對周圍環境造成二次污染。從人力、物力、資源、環境各方面來說，都是極為不合算的。

近年來興起的有機金屬鹵化物鈣鈦礦太陽電池具有效率高、成本低、質量輕，制作工藝簡單、可制備成大面積柔性器件等突出優點而備受關注，鈣鈦礦太陽電池的發展十分迅速，由不到5％的效率發展到22.7％的效率僅用了不到八年的時間。鈣鈦礦太陽電池最主要的吸光層鈣鈦礦層(ABX₃)，其中A為有機陽離子，X為鹵族元素(Cl、Br、I)，而B主要為鉛元素(Pb)。目前，鈣鈦礦層的制備工藝已經十分豐富了，其中采用醋酸鉛為鉛源制備鈣鈦礦薄膜的過程中，由于副產物MAAc的升華點較低(60℃)，采用簡單的一步旋涂法可以得到平整致密的鈣鈦礦薄膜，并且熱退火的溫度較低，有利于批量大規模生產。

本發明利用從廢舊鉛酸蓄電池陽極和陰極得到的鉛粉和過氧化鉛分別通過反應得到醋酸鉛，再以醋酸鉛為鉛源制備鈣鈦礦太陽電池，成功實現了廢鉛的二次利用。在保護環境、節約資源多方面都有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種從廢舊鉛酸蓄電池陽極和陰極得到的鉛粉和過氧化鉛分別通過反應得到醋酸鉛，再以醋酸鉛為鉛源制備鈣鈦礦太陽電池，成功實現了廢鉛的二次利用。

本發明所描述的廢舊鉛酸蓄電池為已經不能正常充放電的鉛酸蓄電池，由于在鉛酸蓄電池中有濃硫酸的存在，在鉛酸蓄電池的充放電過程中，會發生不同的化學反應。因此，在回收后的鉛膏當中必然會有硫酸鉛(PbSO₄)的存在。

因此由廢舊鉛酸蓄電池鉛膏制備醋酸鉛的步驟為：

1)使用(NH₄)₂CO₃進行脫硫反應得到PbCO₃，反應方程式為。

PbSO₄+(NH₄)₂CO₃→PbCO₃+(NH₄)₂SO₄

分別對廢鉛酸蓄電池陽極和陰極鉛膏脫硫后，陽極和陰極的材料分別為鉛粉和PbCO₃以及過氧化鉛和PbCO₃。