[發明專利]一種全釩液流電池電極材料的回收再利用方法

在審

• 申請號: 201811451221.5
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111261888A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 劉濤;李先鋒;張華民;尹洪濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所;大連奧晟隆新材料有限公司
• 主分類號: H01M8/008
• 分類號: H01M8/008;H01M8/18
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

一種全釩液流電池電極材料的回收再利用方法，通過將拆解廢棄電池得到的電極材料在酸溶液中浸漬除去電極材料上吸附的釩離子、釩氧化物或釩金屬鹽，再通過高溫熱處理和活化處理使電極材料恢復其初始性能。該方法再生的電極材料可以使長期工作后的廢棄電極獲得與初始電極相當的電催化性能，可以用于全釩液流電池的電極，因此能夠降低全釩液流電池的電極成本。本發明方法操作簡單，條件可控，回收率高，對環境友好，有利于推廣應用。

技術領域

本發明涉及化學儲能技術中的液流儲能電池領域，特別涉及全釩液流電池的電極。

背景技術

全釩液流電池因其具有輸出功率和容量相互獨立，系統設計靈活；能量效率高，壽命長，運行穩定性和可靠性高，自放電低；選址自由度大，無污染、維護簡單，運營成本低，安全性高等優點，在規模儲能方面具有廣闊的發展前景，被認為是解決太陽能、風能等可再生能源發電系統隨機性和間歇性非穩態特征的有效方法，在可再生能源發電和智能電網建設中有著重大需求。

目前，全釩液流電池經過長期的示范應用階段后已進入商業化階段，每年的產能在百MW以上。可以預見，全釩液流電池的大規模應用以及生產規模的放大使得其關鍵材料的回收利用工作具有重要意義，既有利于保護環境，又有利于資源可持續利用。全釩液流電池的電極材料多為碳纖維材料，如碳氈、石墨氈、碳紙或碳布，價格昂貴，如果將其直接燃燒掉，一方面是資源的巨大浪費，一方面也會釋放大量二氧化碳，對環保不利。目前，關于電極材料回收再利用的工作尚無相關報道。

發明內容

為解決廢棄全釩液流電池的回收再利用問題，本發明旨在提供一種廢棄全釩液流電池電極材料的回收再利用方法，通過將拆解廢棄電池得到的電極材料在酸溶液中浸漬除去電極材料上吸附的釩離子、釩氧化物或釩金屬鹽中的一種或二種以上，再通過高溫熱處理和活化處理使電極材料恢復其初始性能。該方法再生的電極材料可以使長期工作后的廢棄電極獲得與初始電極相當的電催化性能，可以用于全釩液流電池的電極，因此能夠降低全釩液流電池的電極成本。本發明方法操作簡單，條件可控，回收率高，對環境友好，有利于推廣應用。

本發明廢棄全釩液流電池電極材料的回收再利用方法，包括如下步驟：

(1)將廢舊全釩液流電池進行拆解，取出正負電極材料，用水沖洗干凈，然后用0.5-3M的酸溶液浸泡廢舊電極材料，浸泡時間為1-20h，溶解電極材料上吸附的釩離子、釩氧化物或釩金屬鹽中的一種或二種以上，然后用去離子水清洗干凈后置于干燥箱中干燥；

(2)將干燥的廢舊電極材料在1800～3000℃下于惰性氣氛或真空中進行高溫熱處理，處s理時間為5min～1h；

(3)將高溫熱處理后的廢舊電極材料在450～600℃下于含氧氣氛中進行熱處理，處理時間為0.5h～30h，優選地，處理時間為2h～20h。

其中，所述全釩液流電池的電極材料可以為碳氈、石墨氈、碳紙或碳布等常見碳素類材料中的一種或二種以上。

所述步驟(1)中的酸溶液為鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸溶液中的一種或二種以上。

所述步驟(2)中的惰性氣氛為氮氣、氬氣和氦氣中的一種或幾種的混合氣。

所述步驟(3)中的含氧氣氛中氧的摩爾含量為5％以上，優選空氣氣氛。

該方法處理的廢舊電極材料可使電極材料恢復其初始性能，并再次應用于全釩液流電池的電極中。

本發明具有如下優點：

(1)采用本發明方法再生的電極材料可以獲得與初始電極材料相當的電催化性能，從而可以應用于全釩液流電池的電極，降低電極材料的成本。

(2)本發明方法操作簡單，條件可控，回收率高，減少了資源浪費，對環境友好，有利于推廣應用。

具體實施方式