[發明專利]一種利用廢舊鋰電池熱處理產物催化生物質熱解的方法

有效

• 申請號: 202110073016.5
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112898997B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 朱賢青;施志鵬;朱恂;廖強;李俊;夏奡;黃云
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C10B53/00
• 分類號: C10B53/00;C10B57/04
• 代理公司: 重慶市諾興專利代理事務所(普通合伙) 50239
• 代理人: 盧玲

本發明公開了一種利用廢舊鋰電池熱處理產物催化生物質熱解的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：步驟一，對廢舊鋰電池進行預處理，得到廢舊鋰電池的陰陽極電極材料；步驟二，對陰陽極電極材料進行熱解，得到電極材料熱處理產物；步驟三，將生物質與電極材料熱處理產物按一定比例混合，再將混合物在惰性氣氛下進行快速熱解，冷卻后收集熱解產生的生物油、焦炭和氣體產物，獲得高品質的生物油和氣體產物；本發明直接將廢舊鋰電池熱處理產物作為生物質熱解的催化劑,在回收處理廢舊鋰電池的同時提高了生物質油的產出率可廣泛應用于能源、環保等領域。

技術領域

本發明涉及生物質能利用和廢舊鋰電池回收產業領域，具體涉及一種利用廢舊鋰電池熱處理產物催化生物質熱解的方法。

背景技術

由于化石能源的過度開采利用，導致了能源危機以及大量的環境污染問題。研究者們開始尋找化石能源的替代品以滿足日益增大的燃料和化學品需求。生物質能以其循環可再生、環境友好、儲量大等特性受到了世界各國的普遍重視。生物質是最重要的可再生能源資源之一，僅次于煤、石油、天然氣的三大傳統化石能源，其占世界能源消耗總量的10-15％。而且，生物質是零二氧化碳排放的原料。因此，生物質的開發和利用能有效緩解化石能源短缺和環境污染造成的巨大壓力。生物質熱解是一種廣受關注的生物質熱化學轉化技術。它是在隔絕空氣或惰性氣氛、常壓、中等溫度條件(450-600℃)和短停留時間下將生物質加熱轉化為液態生物油，固體焦炭以及氣態可燃合成氣。產生的生物油可利用組分多，可做液體燃料，或者用于生產高品質化學品。但是，生物質直接熱解制備的生物油水含量高，氧含量高(30-40％)，熱值低、呈酸性(具有腐蝕性)且粘度大，限制了生物油的實際應用。并且氣體產物中高值組分如H₂有待進一步提高。

為解決生物質熱解生物油和氣體產物品質低的問題，研究者們常通過在生物質熱解過程中加入催化劑的方法進行催化熱解。催化劑的加入，使生物油發生脫羧基、脫羰基、脫水聚合等一系列復雜的化學反應從而達到生物油提質以及H₂產量提高的效果。國內外學者在生物質催化熱解方面開展了大量的工作。目前研究較多的催化劑可以分為沸石分子篩類以及金屬類催化劑，二者在生物油的脫氧提質以及產物的定向選擇等方面表現出了一定的催化提質效果，但分子篩類催化劑在熱解過程中極易失活且再生困難，價格也較為昂貴；金屬類催化劑相較其他催化劑價格昂貴，所以現階段迫切需要開發用于生物質催化熱解的高效廉價催化劑。

近些年新能源汽車、電子元器件和5G通訊產業的蓬勃發展，使得鋰離子電池得到了大量使用。但是鋰離子電池自身循環壽命較短，每年將產生大量的廢舊鋰離子電池。到2019年，中國有多達50萬噸的廢舊鋰電池亟待處理處置。廢舊鋰離子電池富含Ni、Co、Mn和Fe等元素，其熱處理產物可能會對生物質熱解存在顯著的催化作用。因而本專利采用廢舊鋰電池熱處理產物來催化生物質熱解過程，既能實現提升生物質熱解生物油和氣體產物的品質，又能實現廢舊鋰電池的無害化處理和資源化利用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種利用廢舊鋰電池熱處理產物催化生物質熱解的方法，既能實現提升生物質熱解生物油和氣體產物的品質，又能實現廢舊鋰電池的無害化處理和資源化利用。

本發明的技術方案是，一種利用廢舊鋰電池熱處理產物催化生物質熱解的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟一，對廢舊鋰電池進行預處理，得到廢舊鋰電池的陰陽極電極材料；

步驟二，對陰陽極電極材料進行熱解，得到混合金屬單質及氧化物；

步驟三，將生物質與混合金屬單質及氧化物按一定比例混合，再將混合物惰性氣氛下進行快速熱解，冷卻后收集熱解產生的生物油、焦炭和包括H₂、CH₄、CO和CO₂為主的氣體產物，獲得高品質的生物油和氣體產物。