[發明專利]一種基于廢舊鋰離子電池負極材料的活化碳微球電極材料及其制備和應用

在審

• 申請號: 202010049256.7
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111224189A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 李長平;王剛;翁嘉澤;汪仕勇
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M10/0525;H01M4/583
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李娜;李馨

1.一種基于廢舊鋰離子電池負極材料的活化碳微球電極材料的制備方法，其特征在于：所述方法包括下述工藝步驟：

S1，將氫氧化鉀與中間相碳微球按質量比為6:1～1:1加水混合均勻后，加熱蒸干至形成漿狀物；惰性氣氛下，將所得漿狀物于500～1000℃下進行活化反應0.5～3h，升溫速率5℃/min～10℃/min，將反應所得產物洗滌至中性，得活化碳微球，所述中間相碳微球為由廢舊鋰離子電池的負極材料上剝離所得的中間相碳微球；

S2，將S1所得活化碳微球與乙炔黑以6:1～10:1的質量比混合均勻后，加入乙醇，攪拌均勻；再加入聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇縮丁醛酯的乙醇溶液，攪拌至少12h，將所得漿料涂布到石墨紙上，涂膜厚度為100～600μm，干燥，得到活化碳微球電極材料，

所述聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇縮丁醛酯的乙醇溶液中，聚乙烯吡咯烷酮與聚乙烯醇縮丁醛酯的質量比為1:2～1:6；所述活化碳微球與聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇縮丁醛酯的總和的質量比為6:1～10:1。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述中間相碳微球的比表面積小于或等于2m²/g，球直徑大于或等于10μm。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述S1所得活化碳微球的比表面積為500～3000m²/g，孔容為0.1～1.5cm³/g，微孔尺寸分布在1～3nm之間。

4.一種脫鹽CDI模塊，其特征在于：所述模塊包括兩個電極，所述電極材料為權利要求1所述活化碳微球電極材料。

5.根據權利要求4所述的模塊，其特征在于：所述模塊包括：

兩個相對設置的端板，兩個相同尺寸的端板的四周邊緣處利用密封材料相互密封固定；

兩個相對設置且兩者間具有間隔的平面電極，兩個電極位于兩個端板之間，兩個電極材料為所述活化碳微球電極材料；

兩個集流體，兩個集流體分別設置于電極和端板之間，且與電極相接觸。

6.一種CDI脫鹽方法，其特征在于：所述方法于權利要求4或5所述CDI模塊進行或于由單一CDI模塊并聯或串聯組成的模塊組中進行，具體為：使待處理的鹽溶液由一個端板流入模塊，并由另一端板流出模塊，同時，對電極施加直流電壓。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述方法包括模塊再生的步驟：使去離子水由一個端板流入模塊，并由另一端板流出模塊，同時，相對于脫鹽過程短接直流電壓。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

(a)將所述CDI模塊或由單一CDI模塊并聯或串聯組成的模塊組與直流電壓電路構成閉合回路，直流電壓電路對模塊施加的電壓范圍為0.4～1.8V；

(b)采用蠕動泵將濃度為100～5000mg/L的NaCl溶液由蓄水池送入CDI模塊，最后又流回蓄水池，NaCl溶液的流速為5～200mL/min；

(c)首先利用直流電壓電路對CDI模塊施加一個0.4～1.8V的電壓；

(d)采用電導率探針在CDI模塊出口處實時檢測NaCl溶液的電導率，以確定吸附量；吸附時間為5～120min，電極達到吸附飽和后，停止施加電壓進行脫附，脫附時間為5～120min。

(e)重復步驟(a)～(d)，進行下一個電容去離子過程。