废旧锂电池石墨渣制备二氧化碳吸附剂的方法技术

本发明专利技术属于废旧锂电池回收处理

【技术实现步骤摘要】
废旧锂电池石墨渣制备二氧化碳吸附剂的方法


[0001]本专利技术属于废旧锂电池回收处理
、
二氧化碳吸附领域，具体涉及废旧锂电池石墨渣制备二氧化碳吸附剂的方法
。

技术介绍

[0002]近年来，各种应用对锂电池的需求不断增加，导致这些电池的生产和消费激增，导致报废电池的数量显著增加
。
废旧锂电池中含有贵重金属等物质，处置不当会造成环境污染和资源枯竭
。
因此，回收有价值的材料，如锂
、
钴
、
镍
、
锰等，可用于再次生产锂电池，减少了开采和提取的需要
。
同时大家对正极有价金属材料的关注带来了大家对负极材料的忽视，有必要对废旧锂电池中分离出的石墨渣做更多的丰富研究
。
此外，回收利用可以帮助减少与制造新电池相关的温室气体排放
。
[0003]由二氧化碳排放引起的全球变暖和气候变化
(
二氧化碳占温室气体排放总量的
78%)
已成为当今人类面临的最具挑战性的问题之一
。
根据相关研究，室内
CO2对人体的安全阈值为
1000ppm
，超过
1000ppm
会产生疲劳
、
头痛等不良影响
。
而且，当它超过
5000ppm
时，对人体的危害会更严重，包括炎症
、
肾脏钙化和骨骼脱矿
。
目前，
CO2捕集技术主要分为碱性
(
胺类
)
液体吸收
、
膜分离和固体吸附
(
如
MOFs
和沸石
)。
然而，它们或多或少有缺点，使它们不适合室内二氧化碳捕获
。
胺液吸收的最大问题是通过胺的降解将有毒物质释放到室内空间
。
此外，吸附剂再生过程能耗高，对金属设备的腐蚀等缺陷也限制了其在室内
CO2捕集中的应用
。
膜分离的主要缺点是在低
CO2浓度
(
小于
2000ppm)
下分离效率低
、
成本高
、
易损坏
。
近年来，多孔碳基材料因其低成本
、
高比表面积
、
再生阶段低能耗
、
优异的热稳定性和化学稳定性以及疏水性而显示出作为二氧化碳捕获吸附剂的巨大潜力
。
特别是，使用由废物
(
如生物质
、
塑料废物和废电池
)
制成的碳基材料进行二氧化碳捕获具有环境和经济效益
。
[0004]综上，以废旧锂电池为出发点，开发一种对耐潮湿
、
在低浓度
(ppm
水平
)
下具有较高
CO2捕获能力的经济高效吸附剂迫在眉睫
。

技术实现思路

[0005]针对目前废旧锂电池回收再利用以及二氧化碳吸附材料制备的高成本
、
不适用低浓度捕获等问题，本专利技术提出以物理热解和筛分从废旧锂电池中获得已提取有价金属
(Li
，
Ni
，
Co
，
Mn
，
Al
，
Cu
和
Fe)
的石墨渣为原材料经活化改性来得到吸附剂用于室内
CO2捕集的方法，简单
、
高效回收废旧锂电池，实现低成本制备二氧化碳吸附材料，以期形成一种“变废为宝”的新工艺为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：废旧锂电池石墨渣制备二氧化碳吸附剂的方法，包括以下步骤：（1）将废旧锂电池放入锤式破碎机中粉碎，排料口设孔径
0.8
‑
1 mm 的筛网，确保粒径小于
1 mm
的破碎料排出设备，而大于
1 mm
的破碎料继续粉碎，直至粒径小于
0.8
‑
1 mm
；收集破碎料；
（2）将获得的破碎料置于管式炉中，焙烧温度为
450
‑
500℃
，焙烧时间为2‑
3h
，升温速率设置为2‑
4℃/min
，焙烧目的去除有机粘结剂；（3）将焙烧完成的电池粉料置于
30
‑
40%
硫酸中浸出有价元素，浸出温度为
80
‑
90℃
，液固比为6‑8：1，浸出时间为2‑
3 h
；经过滤得到酸浸渣，后采用2‑
4M
液碱浸出，浸出温度为
50
‑
70℃
，液固比为6‑8：1，浸出时间为2‑
3 h
；经过滤得到纯化石墨渣；（4）在室温下，将纯化石墨渣浸渍在碳酸盐溶液中，将得到的浆液在
90
‑
100
°
C
下干燥过夜，所得粉末即为二氧化碳吸附剂
。
[0006]所述步骤（1）中废旧锂电池为废旧钴酸锂电池
、
三元电池
、
磷酸铁锂电池或锰酸锂电池中的一种或几种
。
[0007]所述步骤（4）中碳酸盐溶液为碳酸钾
、
碳酸钠的一种或几种
。
[0008]所述步骤（4）中碳酸盐溶液质量浓度为
25%
‑
80%。
[0009]所述步骤（4）中碳酸盐溶液质量浓度为
50%
‑
70%。
[0010]所述步骤（4）石墨渣浸渍在碳酸盐溶液时间为1‑
4h。
[0011]所述步骤（4）石墨渣浸渍在碳酸盐溶液时间为2‑
3h。
[0012]本专利技术采用废旧锂电池为原料制备的吸附材料成本低
、
流程简单，可以在耐潮湿环境和低二氧化碳浓度的室内空间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旧锂电池对环境的二次污染
。
[0013]本专利技术的有益效果：（1）与目前常规二氧化碳吸附材料的制备相比，该工艺将废旧锂电池的纯化石墨渣与二氧化碳捕获需求相结合，不仅减少了废旧锂电池对环境的污染，而且扩大了二氧化碳吸附材料的来源，降低了制备成本
。
[0014]（2）采用碳酸盐浸渍石墨渣，有益于其表面碱度增加，同时在潮湿条件下吸附
CO2，由于水分的加入更会增强对
CO2的吸附能力，有利于在潮湿空间中使用，其原理如下：
K(Na)2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)
⇋
2K(Na)HCO3(s)K(Na)2CO3(s) + 1.5H2O(g)
⇋
K2CO3⋅
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
废旧锂电池石墨渣制备二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将废旧锂电池放入锤式破碎机中粉碎，排料口设孔径
0.8
‑
1 mm 的筛网，确保粒径小于
1 mm
的破碎料排出设备，而大于
1 mm
的破碎料继续粉碎，直至粒径小于
0.8
‑
1 mm
；收集破碎料；（2）将获得的破碎料置于管式炉中，焙烧温度为
450
‑
500℃
，焙烧时间为2‑
3h
，升温速率设置为2‑
4℃/min
；（3）将焙烧完成的电池粉料置于
30
‑
40%
硫酸中浸出有价元素，浸出温度为
80
‑
90℃
，液固比为6‑8：1，浸出时间为2‑
3 h
；经过滤得到酸浸渣，后采用2‑
4M
液碱浸出，浸出温度为
50
‑
70℃
，液固比为6‑8：1，浸出时间为2‑
3 h
；经过滤得到纯化石墨渣；（4）在室温下，将纯化石墨渣浸渍在碳酸盐溶液中，将得到的浆液在
90
...

【专利技术属性】
技术研发人员：康亮，曹栋强，龚丽锋，王红忠，黄飞中，罗瑞平，罗海川，王海斌，宁香春，张璐璐，陈泽敏，
申请(专利权)人：安徽格派锂电循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：