[发明专利]一种基于废旧锂离子电池浸出液制备MOF基纳米材料的方法

说明书

本发明的提供了一种基于废旧锂离子电池浸出液制备MOF基纳米材料的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池正极材料溶于酸性试剂，得到含Co²⁺、Li⁺的浸出液；(2)将定量的2‑甲基咪唑分散到浸出液中，离心后制得MOF纳米材料；(3)将MOF纳米材料进行焙烧处理后制得MOF基衍生纳米材料。本发明提出的方法，原料廉价易得、制备步骤简单、反应条件温和且易控制，制备产物形貌规则且纯度高，有广泛的应用前景，对废旧锂离子电池高值化利用具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及资源回收利用技术及化学材料制备领域，特别是涉及一种基于废旧锂离子电池浸出液制备MOF基纳米材料的方法领域。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、自放电小、轻污染、循环寿命长等优点，被广泛应用于消费类电子产品、新能源汽车、及大型储能设备，进而导致锂离子电池的消耗量和废弃量在全球范围内激增，而锂离子电池服役结束后，其后续的合理处理是一个亟待解决的问题。废旧的锂离子电池处置不当会导致资源的浪费，而且对环境与人类健康也具有较大的威胁。在这种情况下，废旧电池回收再利用已经成为一项紧迫的任务，因为它不仅能最大限度地减少对关键材料的需求，而且还能解决其对环境和生态造成的污染和影响。

由于多种金属离子共存，使得目前废旧锂离子电池浸出液的分离提取困难，且工艺流程长，浸出液利用率低，产品附加值低，其纯度达不到商业应用要求，且形貌不可控。目前MOF材料在锂离子电池、超级电容器、电催化、吸附剂等方面表现出良好的应用前景，但是由于其制备所需原料较为昂贵，限制其大规模应用。

发明内容

本发明的目的是提供开发一种基于废旧锂离子电池浸出液制备MOF基纳米材料的方法，实现对锂离子电池正极材料中有价金属钴的增值利用；同时，本发明所述方法操作简便、高效环保，制备产物形貌规则。

本发明的一种利用废锂离子电池制备纳米材料的方法，包括以下步骤：

(1)钴浸出实验

将废旧锂离子电池正极材料与酸性溶液混合，加入H₂O₂，搅拌后得到含有Li⁺，Co²⁺金属离子的溶液；

(2)制备MOF纳米材料

调节钴离子的浓度0.25～2mol/L，加入PH调节剂，控制浸出液PH在5～11范围内；加入乙醇，调节浸出液和乙醇的体积比0.5:1～5:1；称取2-甲基咪唑缓慢加入到混合液中，进行溶剂热反应，离心后得到MOF基纳米材料；

(3)制备MOF基衍生纳米材料

将得到的MOF纳米材料焙烧处理制得MOF基的衍生纳米材料。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述锂离子电池正极材料为钴酸锂电池正极材料、镍钴铝酸锂电池正极材料或镍钴锰酸锂电池正极材料的任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述酸性溶剂为无机酸硫酸、硝酸、盐酸及有机酸乙酸、马来酸、乳酸或胡萝卜酸中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：硫酸和硝酸，硫酸和盐酸的组合，乙酸和乳酸的组合，硝酸、乙酸和乳酸的组合。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述控制钴离子的浓度为0.25～2mol/L，例如0.25mol/L，0.5mol/L，0.75mol/L，1mol/L，1.5mol/L，2mol/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.5～1mol/L；