[发明专利]一种基于回收铅膏的水系锌离子电池材料的制备方法

说明书

本发明属于电池领域，公开了一种基于回收铅膏的水系锌离子电池材料的制备方法，包括以下步骤：1）将废旧铅酸电池拆解，物理分离提取铅膏；2）将铅膏通过机械球磨，获得铅膏颗粒；3）将铅膏颗粒去除水分，得到脱水铅膏；4）将脱水铅膏与导电剂、粘结剂充分混合搅拌，得到锌离子电池浆料；5）将锌离子电池浆料用辊压机辊压，得到薄片活性电极；6）将薄片活性电极辊压复合到金属网格集流体上，得到水系锌离子电池活性电极。本发明解决了现有从废旧铅酸电池提取铅膏后，存在处理工艺复杂、成本高、能耗大、污染高及回收率低等问题，提供了一种直接提取铅膏用于新型绿色水系储能电池体系的方法。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种基于回收铅膏的水系锌离子电池材料的制备方法。

背景技术

铅酸电池是一种成熟的电池系统。如今，它仍然占据着巨大的电池市场份额，并广泛用于电动自行车、汽车照明点火、通讯设备应急备用电池系统等。与其他电池系统相比，铅酸电池的优势在于其资源丰富且制造成本低，操作安全性高，回收技术相对成熟。虽然传统的废铅冶炼回收技术相对成熟，但废旧铅酸的污染仍然时有发生，因此，湿法冶金法和电沉积还原法等绿色回收工艺越来越受到人们的关注。目前应用最广泛的湿法冶金方法，包括预处理、脱硫、还原和电沉积工艺，可避免SO₂和铅尘的排放污染问题。但是电沉积过程的能源效率较低，与传统的火法冶金工艺相比，总能耗较高。从回收到最终生产二次铅，包括一系列步骤，每一步的效率最终会影响到总回收效率，并且复杂的多流程回收对技术要求较高，这进一步增大了落后国家地区的铅酸电池的回收困难。

鉴于传统的冶炼回收技术和湿法冶金技术的缺点，我们需要开发一种更低成本、流程简洁，且更为绿色环保的废旧铅膏的回收利用途径。近年来，水系锌离子电池由于具有成本低、环境友好、安全性高、可快速充电等特性成为电化学储能领域的研究热点。锌离子电池具有高能量密度,高功率密度,放电过程高效安全,电池材料无毒廉价,制备工艺简单等优点,在大型储能等领域具有很高应用价值和发展前景。最关键的是，其电解液体系使用与铅酸电池相同的硫酸根阴离子，与铅酸电池的材料体系具有较高的兼容性。

发明内容

本发明的目的是解决现有从废旧铅酸电池提取铅膏后，存在处理工艺复杂、成本高、能耗大、污染高及回收率低等问题，提供一种基于回收铅膏的水系锌离子电池材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于回收铅膏的水系锌离子电池材料的制备方法，包括如下步骤：

1）将废旧铅酸电池充分放电后拆解，物理分离提取电池电极内的铅膏固体废料，得到正负极中的失活材料，主要成分为水、硫酸铅和少量金属铅及铅氧化物；

2）将铅膏通过简单机械球磨法，获得均匀细化的黑色铅膏颗粒；

3）将黑色铅膏颗粒在80-100℃鼓风干燥箱中干燥12-13小时，去除铅膏中的水分，得到脱水铅膏；

4）将脱水铅膏与导电剂、粘结剂充分混合搅拌，得到锌离子电池浆料；

5）将上述锌离子电池浆料用辊压机辊压，得到厚度约为70微米的薄片活性电极，并置于真空干燥箱中，75-80℃烘干6-7小时；

6）将上述薄片活性电极辊压复合到金属网格集流体上，得到水系锌离子电池活性电极。

步骤4)中，所述导电剂为乙炔黑，粘结剂为聚四氟乙烯乳液.

步骤4)中，所述脱水、导电剂、粘结剂的质量比为7:2:1。

步骤4）中，搅拌时间为30-40分钟。

步骤1）中，也可以利用废旧铅酸电池回收过程的副产物代替废旧铅酸电池物理分离提取的铅膏固体废料。

本发明提供了一种回收铅膏的全新利用途径，能够更环保地回收利用铅膏，将回收的铅膏作为水系锌离子电池正极材料，其展示出了平坦的充放电平台以及良好的循环性能和长的寿命。

与现有技术相比，本发明具有以下效益：