[发明专利]一种超级电容器的资源化回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能量储存器件的无害化处理及原材料的回收方法，尤其涉及一种超级电容器的资源化回收方法，属于能源材料技术领域。

背景技术

电化学双电层电容器又称超级电容器(supercapacitors)，极端电容器等，是介于二次电池与传统静电电容器之间的新型能量储存器件，比传统静电电容器有更高的能量密度，比二次电池有更大的功率密度。其具有功率密度高、循环寿命长、工作温度范围宽、循环稳定性好、免维护、环境友好等优点，已经在轨道交通、风力发电、油电混合动力车、电子器件的后备电源等领域展现出广阔的应用前景。

超级电容器主要由活性炭组成的电极和有机溶剂组成的电解液构成，如果将单体直接丢弃处理务必会污染环境，同时也造成浪费。随着超级电容器应用越来广泛，服役期满后报废的超级电容器单体也越来越多，如何无害化处理这种储能器件，同时尽可能的回收其中有利用价值的成分，成为影响其发展的重要因素。

关于超级电容器及其电极材料的回收方法，现有技术中已有报道，如中国发明专利(公开号：CN103915263A)公开一种超级电容器及其电极材料的回收方法，但是该专利存在严重不足，其没有考虑对环境影响最大的电解液或有机溶剂的处理方法，因为，这是实现超级电容器无害化处理最重要的一点。另外，其在进行电极粉材料回收时未考虑清除残余的铝箔、铝屑，这会引入大量金属离子杂质，导致回收的电极粉材料不适宜再用于超级电容器的制造。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种环境友好、且能提高回收材料的再使用价值的超级电容器的资源化回收方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种超级电容器的资源化回收方法，该回收方法包括：将放电完毕的超级电容器单体拆解获得电芯和电极片；其中，

电芯经蒸馏得到电解液溶剂；

电极片经剪切、研磨、过筛后，分离得到电极粉和铝箔，电极粉用去离子水洗涤，分离上层水溶液和洗涤后的电极粉，然后向洗涤后的电极粉中加入碱性水溶液再次洗涤，最后将电极粉进行高温活化处理，得到回收的电极粉材料。

本发明超级电容器的资源化回收方法中，先将超级电容器进行短路放电，放电完毕后拆解超级电容器单体，得到电极片、电芯、外壳、引出端子、隔膜等超级电容器单体的重要组成部件，分类回收。

然后将其中的电芯进行蒸馏得到电解液溶剂，避免含有的电解液对环境产生影响，实现无害化处理。而一般电解液溶剂为乙腈或碳酸丙烯酯的单一溶剂，所以当电解液溶剂为乙腈时，控制温度为100℃即可蒸馏出乙腈，当电解液溶剂为碳酸丙烯酯时，控制温度为250℃可以蒸馏出碳酸丙烯酯，或者通过减压蒸馏蒸馏出碳酸丙烯酯。

同时，将电极片经处理后分离得到电极粉和铝箔，电极粉再经去离子水和碱性水溶液洗涤，避免回收得到的电极粉中含有大量金属杂质，影响电极粉材料的再利用。因此，本发明不仅无害化处理了超级电容器，同时尽可能的回收其中有利用价值的成分进行再利用，实现了超级电容器的资源化回收。

作为优选，本发明的电极材料为活性炭电极材料。

在上述的一种超级电容器的资源化回收方法中，电极片剪切成小于5cm²的碎片。

在上述的一种超级电容器的资源化回收方法中，过筛使用的筛网的孔径为10-100目。

本发明将电极片剪切成小于5cm²的碎片，并进行研磨，使电极粉从铝箔上脱落，然后经过孔径为10-100目的筛网过筛处理，分离出铝箔和电极粉，回收铝箔。

在上述的一种超级电容器的资源化回收方法中，电极粉用去离子水洗涤至少一次。

在上述的一种超级电容器的资源化回收方法中，分离出的上层水溶液经蒸馏得到电解质盐。分离出的上层水溶液中只有水和电解质盐，因此除去水分后即得到电解质盐。

本发明用去离子水多次洗涤电极粉，然后用滤纸或者无纺布等过滤材料分离出水溶液，水溶液经蒸馏得到电解质盐，实现了电解质盐与电极粉的分离，不仅回收了电解质盐，还使回收的电极粉的纯度更高。

在上述的一种超级电容器的资源化回收方法中，活化处理的方法为碱活化或二氧化碳活化。

作为优选，碱活化使用的碱为KOH。

在上述的一种超级电容器的资源化回收方法中，活化处理的温度为500-1000℃。

本发明将电极粉进行活化处理可以清除碳粉空隙中积累的杂质，使回收得到的电极粉材料更适宜用于超级电容器的制造。