[发明专利]一种利用废旧锂电池正极材料制备CO2捕获剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于废旧锂电池回收利用技术领域，具体涉及一种利用废旧锂电池正极材料制备CO₂捕获剂的方法。

背景技术

近年来随着人们环境保护意识的不断提高，及自然资源的不断消耗，环境友好的锂离子电池被开发出来并得到广泛使用。锂离子电池因其具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、低污染、循环寿命长等优点，已成为移动电话、数码产品、便携式DVD等目标市场的绝对主力产品，而且也已成为电动汽车采用的最重要的动力蓄电池之一。巨大的电池生产消费带来了数目惊人的废电池。虽然相对于一次电池，锂离子电池对环境的影响相对较小，但是锂离子电池的正、负极材料、电解液等物质对环境和人类的健康还是有很大危害的。目前锂电池回收率还很低（不到2%），给环境造成巨大威胁和污染，同时对资源也是一种浪费。

目前，石油、煤炭、天然气等化石燃料仍然是发电厂等很多工业生产中的主要能源。在化石燃料燃烧过程中会有大量的CO₂气体释放出来，其中二氧化碳的排放50%来自于火电厂，2007年火电厂二氧化碳排放量超过27亿吨。大量二氧化碳的排放导致了人们十分关注的温室效应，CO₂对大气温升的贡献超过60%。过去十年，大气中CO₂浓度迅猛增长，因此CO₂减排已成为全人类面临的共同责任。

通常从火电厂高温炉中排出的烟气温度比较高，因此利用在高温下能高效、迅速吸收CO₂的材料来减少CO₂的排放，已经成为解决该问题的一个重要途径。本研究发现：锂盐，包括铁酸锂（LiFeO₂）、镍酸锂（LiNiO₂）、钛酸锂（Li₂TiO₃）、偏硅酸锂（Li₂SiO₃）、硅酸锂（Li₄SiO₄）等在高温下具有良好的CO₂吸附～脱附性能。本申请对废旧锂电池实施回收处理，提取其中的含锂正极材料，再通过纯化、合成等工艺得到CO₂捕获剂Li₄SiO₄，可以实现以废治废。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用废旧锂电池正极材料制备CO₂捕获剂的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用废旧锂电池正极材料制备CO₂捕获剂的方法，该方法为：将从废旧锂电池正极材料中回收处理得到的Li₂CO₃与二氧化硅以摩尔比2：1混匀后，采用固态反应法制得Li₄SiO₄，即为CO₂捕获剂。

具体的，所述固态反应法步骤为：将Li₂CO₃与二氧化硅混匀后在空气氛下于800～900℃煅烧4～8h即可。为了获取较好的效果，也可以将Li₂CO₃与二氧化硅一起放入玛瑙研钵中，再添加适量的有机溶剂（如甲醇、乙醇或丙酮等），研磨至反应物质充分混匀后，于30～80℃加热除去有机溶剂，再在空气氛下进行煅烧。以每10g固体反应物添加1～5ml的有机溶剂为宜。

所述废旧锂电池正极材料包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、三元系材料、磷酸亚铁锂或其混合物；所述三元系材料是指含镍、钴、锰三种金属元素的正极材料。

所述Li₂CO₃经废旧锂电池完全放电→电池破壳→正负极片分离→正极片破碎→有机溶剂溶解分离→酸浸→除杂→电极材料中非锂金属元素的去除→碳酸钠沉锂→过滤干燥处理后得到；具体步骤如下：

1）完全放电处理：借助于剪切机和粉碎机，去除废旧锂离子电池的外包装得到单体电池，把单体电池置于饱和氯化钠水溶液中进行放电。

2）电池破壳：把完全放电过的电池取出，使用破壳机打开电池外壳，然后立即放入纯净水中，消除电解液的环境污染隐患，分离取出正、负极片（负极片另作处理，并利用浮选法分离出电池隔膜）。