[發明專利]廢舊鋰離子電池制備高效PMS激活劑的方法及應用

在審

• 申請號: 202110727205.X
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113555615A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 高曉亞;晏佳麗;羅永明;王熙;翟錦麗;龔超
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C02F1/72
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

本發明公開了一種廢舊鋰離子電池制備高效PMS激活劑的方法，屬于環境化工催化水處理技術領域，本發明方法是將回收的廢舊鋰離子電池置于質量濃度5?15%的NaCl溶液中進行浸泡放電，放電結束后，在室溫下進行干燥，將干燥后的廢舊鋰離子電池進行手工拆解，剝離獲取正極材料；將正極材料用去離子水和無水乙醇分別洗滌2?3次，放入烘箱中55?65℃干燥12 h制得；本發明通過簡單的制備方法得到PMS激活劑，達到以廢治廢的目的，該材料在常溫、常壓下催化降解水體中的卡馬西平，有較強降解污染物的能力；同時避免了傳統正極材料中貴金屬Co的回收技術成本高、能耗大等問題；本發明方法簡單易操作，適于工業化生產和市場推廣應用。

技術領域

本發明涉及一種廢舊鋰離子電池制備高效PMS激活劑的方法，屬于環境化工催化水處理技術領域。

背景技術

鋰離子電池的需求和浪費日益增加，對環境和資源都產生了不可逆的影響。如果能將這些廢舊鋰離子電池回收利用，以廢治廢，可以給社會帶來巨大的經濟效益。

鋰離子電池與傳統的鎳鎘電池或鉛酸電池相比，屬于綠色新能源產品，大幅度降低了電池對環境的污染和危害。但廢舊鋰離子電池中的正負極、電解液以及粘結劑等材料還是會對環境和人體健康有危害作用。一般情況下，鋰離子電池的負極由銅箔、活性物種和粘結劑組成。鋰離子電池中常用正極材料有鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及三元復合材料，其中以鈷酸鋰材料居多，約為總量的37.2%。另外，鋰離子電池正極材料中的重金屬元素含量遠遠高于礦石中的重金屬含量，如鈷酸鋰電池中鈷的含量為20.5%，遠遠高于含銅鈷硫化礦(3.7%)或含鈷黃鐵礦(0.39%)中鈷的含量。因此廢舊鋰離子電池正極材料中的各種重金屬元素若能經過回收處理技術使用，將會給社會帶來巨大的經濟效益。

近年來，全球各國采取各種措施進行廢舊鋰離子電池的回收利用。目前廢舊鋰離子電池的回收利用工作主要集中在正極材料中重金屬的回收，常見的方法有濕法冶金法和火法冶金法。火法冶金法是指電池在高溫條件下進行高溫煅燒或熱處理的過程，主要分為三種形式，最常見的是將電池放電、破碎和分選，得到隔膜等輕產品、鋁箔和銅箔電極材料，將電池正極材料在馬弗爐中高溫熱處理去除雜質，從而得到鈷酸鋰，上述工藝過程操作比較簡便，易于實現工業化應用，但無法做到精細化控制，導致得到產品純度不高，不利于實際廣泛應用。濕法冶金是在溶液中回收金屬的方法，通常用無機酸溶液把廢電池正極材料中的金屬離子浸到溶液當中，然后通過鹽析、萃取、沉淀等方法把溶液中的金屬離子進一步分離和提純，或以上述的浸出溶液為原料直接重新合成正極材料。雖然濕法冶金法回收產品的純度高，但工藝過程相對與火法冶金技術比較復雜。

發明內容

針對上述方法存在的問題，本發明提供了一種廢舊鋰離子電池制備高效PMS激活劑的方法，其特征在于正極材料中所含的過渡金屬及其獨特的夾層結構，同時電池充放電過程中正極會發生改變，導致氧空位的生成，有利于促進電子轉移，從而促進正極材料生成高效PMS激活劑。以回收的廢舊鋰離子電池為原料，通過放電、手工拆解、剝離、沖洗、干燥等步驟制得高效的PMS激活劑。

本方法操作簡便，易于實現且安全可靠，不需要進行熱處理；本發明在不進行熱處理作用下制備催化劑較進行過熱處理作用下制備的催化劑，在自然光下降解卡馬西平催化效果相當。

本發明廢舊鋰離子電池制備高效PMS激活劑的方法如下：

（1）將回收的廢舊鋰離子電池置于質量濃度5-15%的NaCl溶液中進行浸泡放電，放電結束后，在室溫下進行干燥，將干燥后的廢舊鋰離子電池進行手工拆解，剝離獲取正極材料；

（2）將正極材料用去離子水和無水乙醇分別洗滌2-3次，放入烘箱中55-65℃干燥12 h，得到高效PMS激活劑。

所述剝離獲取的正極材料是指整個正極，即兩側包覆鈷酸鋰的鋁箔。

本發明另一目的是將上述制備方法制得的高效PMS激活劑應用在降解水中有機物中。

所述有機物為卡馬西平。