以废旧钴酸锂电池为原料制备二氧化碳吸附材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种以废旧钴酸锂电池为原料制备二氧化碳吸附材料的方法，该方法的具体步骤包括：将预处理得到的正极材料研磨并置于碱溶液中去除铝箔杂质，过滤干燥后与碳混合进行高温反应，然后将反应产物进行溶解、过滤、蒸发提取含碳酸锂材料，最后将其与二氧化硅按照摩尔比(2～2.1):1混合、高温焙烧制得高效二氧化碳吸附材料。本发明专利技术采用废旧钴酸锂电池为锂源制备的吸附材料价格低廉、工艺简单，具有较高的二氧化碳吸附量且可循环使用，也能在一定程度上缓解废弃钴酸锂电池对环境的二次污染。程度上缓解废弃钴酸锂电池对环境的二次污染。程度上缓解废弃钴酸锂电池对环境的二次污染。

Preparation of carbon dioxide adsorption materials from waste lithium cobaltite batteries

【技术实现步骤摘要】
以废旧钴酸锂电池为原料制备二氧化碳吸附材料的方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂电池回收利用、固体吸附材料分离二氧化碳


技术介绍

[0002]近几十年来，化石燃料的快速消费导致了各种环境问题，其中化石燃料燃烧排放大量CO2引起的“温室效应”已经成为人类生存的一大挑战。二氧化碳捕获和储存(CCS)被认为是控制二氧化碳排放的最有效技术之一，而正硅酸锂(Li4SiO4)具有较高的CO2吸附能力、良好的循环稳定性，被认为具有良好的工业应用前景。然而，中国作为锂消费和进口大国，锂资源较为紧缺，直接采用锂类化学品制备二氧化碳吸附材料成本较高，从而限制了Li4SiO4作为CO2吸附材料的应用潜力。本专利技术提出以废旧钴酸锂电池为原料，低成本制备锂基二氧化碳吸附材料Li4SiO4，同时有效解决废旧锂电池的回收问题。
[0003]钴酸锂电池是以钴酸锂作为正极材料的锂离子电池，因其具有相对较高的比能量密度和安全性而被广泛地应用于手机、电脑及电动车行业，而锂离子电池的寿命只有2
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4年，因此每年都会产生大量的废旧锂离子电池。废旧锂离子电池含有多种有害物质，如果不加以回收利用，则会造成严重的环境污染。目前已有部分关于钴酸锂电池回收利用的研究，如CN109119711B公开了一种采用废旧钴酸锂电池制备高电压正极材料的方法、CN110756191A公开了一种绿色回收废弃钴酸锂电池制备CoPi催化剂的方法等。但是，尚未有以废旧钴酸锂电池为原料制备二氧化碳吸附材料的相关工作。
[0004]本专利技术将锂电池回收和CO2吸附材料的制备相结合，从废旧钴酸锂电池中回收锂，并将其作为锂源制备Li4SiO4吸附材料，形成一种“变废为宝”的新工艺。该工艺不仅能够解决废旧锂电池的回收问题，而且能够大大降低二氧化碳吸附材料Li4SiO4的制备成本，且整体工艺较为简单，添加化学品少，具有极佳的发展前景。

技术实现思路

[0005]针对目前钴酸锂电池的锂源回收再利用以及锂基二氧化碳吸附材料制备的高成本问题，本专利技术提出一种以废旧钴酸锂电池为原料制备二氧化碳吸附材料的方法，简单、高效回收废旧钴酸锂电池，实现低成本制备锂基二氧化碳吸附材料。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]以废旧钴酸锂电池为原料制备二氧化碳吸附材料的方法，该方法包括以下步骤：
[0008](1)将废旧钴酸锂电池正极研磨成粉与氢氧化钠溶液进行恒温反应，对其滤渣进行干燥后与活性炭均匀混合，并在惰性气氛下进行煅烧；
[0009](2)将步骤(1)得到的材料分散于蒸馏水中，室温下搅拌溶解，经多次抽滤、蒸干得到含碳酸锂材料；
[0010](3)称取步骤(2)中所得含碳酸锂材料与二氧化硅均匀混合后高温煅烧，最终得到二氧化碳吸附材料。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，步骤(1)所述的氢氧化钠溶液浓度为2～4mol/L，反
应温度为30～40℃，反应时间为1～2h；干燥滤渣与活性炭质量比为(4～10):1，惰性气氛(如氮气、氩气、氦气)中反应温度为650～700℃，反应时间为30～60min。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，步骤(2)所述的搅拌速度为400～600rpm、搅拌时间为1～2h。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，步骤(3)所述的含碳酸锂材料和二氧化硅摩尔比为(2～2.1):1，高温煅烧反应温度为700～800℃，反应时间为4～6h。
[0014]本专利技术是针对目前废旧钴酸锂电池回收困难以及Li4SiO4基二氧化碳吸附材料制备的成本问题提出的全新的制备方法，与目前常规Li4SiO4的制备相比，该工艺将废旧钴酸锂离子电池的锂回收与Li4SiO4制备的锂需求相结合，不仅减少了废旧钴酸锂离子电池对环境的污染，而且扩大了Li4SiO4制备的锂元素来源，降低了制备成本。
附图说明
[0015]图1为以废旧钴酸锂电池为原料制备二氧化碳吸附材料的方法的流程图；
[0016]图2为本专利技术所制备二氧化碳吸附材料在600℃条件下的CO2吸附特性。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细地描述。
[0018]以废旧钴酸锂电池为原料制备二氧化碳吸附材料的方法，该方法的流程如图1所示。实施例1：
[0019](1)将废旧钴酸锂置于饱和氯化钠溶液中放电24h，然后进行拆卸，取出正极材料；
[0020](2)取5g正极材料，将正极材料研磨成细粉，置于2mol/L的200mL的NaOH溶液中，并将该溶液置于30℃水浴锅中反应2h，反应后抽滤，得到滤渣，放入130℃烘箱中进行隔夜干燥；
[0021](3)将步骤(2)中干燥后的样品与活性炭以质量比4:1的比例混合，置于固定管式炉中，N2气氛下反应温度为650℃，反应时间为60min，N2流量为300mL/min；
[0022](4)将步骤(3)中反应产物分散于300mL蒸馏水中，室温下搅拌2h，搅拌速度为400rpm，多次抽滤、蒸干，得到含碳酸锂材料；
[0023](5)按摩尔比为2：1称取步骤(4)中所得含碳酸锂材料和气相二氧化硅均匀混合，然后在马弗炉中700℃煅烧6h，最终得到Li4SiO4。
[0024]实施例2：
[0025](1)将废旧钴酸锂置于饱和氯化钠溶液中放电24h，然后进行拆卸，得到正极材料和负极石墨；
[0026](2)对两部分电极材料分别在200～300℃下进行无氧加热煅烧掉粘结剂，并研磨得到正极材料和石墨的粉末；
[0027](3)将步骤(2)中干燥后的正极材料取出5g，与石墨粉末以质量比6:1的比例混合，置于固定管式炉中，N2气氛下反应温度为680℃，反应时间为45min，N2流量为300mL/min；
[0028](4)将步骤(3)中反应产物分散于500mL蒸馏水中，室温下搅拌1.5h，搅拌速度为500rpm，多次抽滤、蒸干，得到含碳酸锂材料；
[0029](5)按摩尔比为2.05：1称取步骤(4)中所得含碳酸锂材料和气相二氧化硅均匀混
合，然后在马弗炉中750℃煅烧5h，最终得到Li4SiO4。
[0030]实施例3：
[0031](1)将废旧钴酸锂置于饱和氯化钠溶液中放电24h，然后进行拆卸，取出正极材料；
[0032](2)取5g正极材料，将正极材料研磨成细粉，置于4mol/L的200mL的NaOH溶液中，并将该溶液置于40℃水浴锅中反应1h，反应后抽滤，得到滤渣，放入130℃烘箱中进行隔夜干燥；
[0033](3)将步骤(2)中干燥后的样品加入至10％质量分数的HCl中酸洗20min后，过滤干燥，再将干燥后的样品与活性炭以质量比10:1的比例混合，置于固定管式炉中，N2气氛下反应温度为700℃，反应时间为30min，N2流量为300mL/min；
[0034](4)将步骤(3)中反应产物分散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.以废旧钴酸锂电池为原料制备二氧化碳吸附材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将废旧钴酸锂电池正极研磨成粉与氢氧化钠溶液进行恒温反应，对其滤渣进行干燥后与活性炭均匀混合，并在惰性气氛下进行煅烧；(2)将步骤(1)得到的材料分散于蒸馏水中，室温下搅拌溶解，经多次抽滤、蒸干得到含碳酸锂材料；(3)称取步骤(2)中所得含碳酸锂材料与二氧化硅均匀混合后高温煅烧，最终得到二氧化碳吸附材料。2.根据权利要求1所述的以废旧钴酸锂电池为原料制备二氧化碳吸附材料的方法，其特征在于，步骤(1)所述的氢氧化钠溶液浓度为2～4mol/...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦昌雷，童怡钞，冉景煜，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：