[发明专利]一种用于锂电池回收的多孔改性果皮凝胶及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锂电池回收的多孔改性果皮凝胶及制备方法，属于锂离子电池回收技术领域。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。

锂离子电池自20世纪末实现商业化以来，以其具有能量密度大、质量轻、寿命长且无记忆性等诸多优点，被广泛应用于电动自行车、电动工具、助力车、高尔夫球车、航模玩具、矿灯等动力电池领域、移动电话、笔记本电脑、照相机等便携式电子设备领域以及电动汽车中。未来该材料在移动通讯基站、储能设备等领域也具有发展空间。

锂电池行业的迅速发展产生了大量报废待回收电池，处置不当会对环境和人体健康造成严重危害，并且存在巨大的资源浪费问题。如何有效地回收电池正极材料中的金属是当今整个锂电池下游行业工作面临的突出问题。

专利CN106785159A公开了一种含镍钴锂电池正极材料的回收方法。利用碱液浸泡，溶解正极材料中的铝，形成偏铝酸盐，碱浸洗后的含镍钴锰锂的正极材料粉末加入酸和还原剂溶解镍钴锰锂化合物，然后用离子交换树脂吸附镍钴锰金属离子，利用酸再生得到镍钴锰的盐溶液，离子交换树脂过滤后的含有锂的酸盐溶液经蒸发浓缩结晶得到酸盐，余液用碳酸盐沉淀得到碳酸锂。该发明的含镍钴锂电池正极材料的综合回收利用方法使得废正极材料中铝资源和镍钴锰锂得到充分利用，镍钴锰锂的收率＞95%，且工艺简单，投资小，成本低。

专利CN103035977A公开了一种从废旧锂离子电池中分离回收锂的方法。该方法将废旧锂离子电池放电后进行拆分，去掉电池外壳；对电池芯进行粉碎；将粉碎后的电池芯用无机酸和氧化剂进行浸出，过滤，得到滤液；将滤液的pH值调到大于或等于8，过滤除去杂质和沉淀，得到含锂离子的回收液；用树脂吸附回收液中的锂离子；对树脂进行解吸附，得到分离回收的锂盐。该回收方法简单、高效、纯度高，而且没有污染。

可见，以上方法均是采用传统的煅烧、酸碱浸泡后，采用普通的吸附树脂进行吸附，从而回收镍钴锰或者金属锂。普通的离子交换树脂均存在比表面积较小、吸附量不高等缺陷，因此，需要对吸附树脂进行改性研究。

专利CN105817195公开了一种制备具有大比表面积的锂吸附结构的方法，使用气溶胶沉积法制备的锂吸附剂，所述气溶胶沉积法包括：(a)合成锂锰氧化物粉末；以及(b)通过气溶胶沉积法将锂锰氧化物粉末涂覆在基质表面。锂吸附剂的特征在于使用气溶胶沉积法可直接将锂锰氧化物粉末涂覆在各种基质上，由此甚至在长时间过后也能大大减少锂回收率的降低。该制备方法制备的具有大比表面积的锂吸附剂的特征在于容易处理，选择性地与锂离子反应，具有更大的吸附面积，是物理学上和化学上稳定的，以及可以可逆地使用。

上述方法制备得到的锂吸附结构，虽然在一定程度上能够提高吸附剂的比表面积，但是，其制备方法复杂，原料锂锰氧化物粉末价格较高，造成该吸附剂的成本较高，无法大规模的应用到锂离子电池的回收中。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种用于锂电池回收的多孔改性果皮凝胶及制备方法。

本发明解决的第一个技术问题是提供一种多孔改性果皮凝胶的制备方法。

本发明多孔改性果皮凝胶的制备方法，包括依次进行的如下步骤：

a、将果皮、易水解的聚酯纤维和凝胶辅助剂混合，粉碎球磨，使果皮凝胶均匀包裹在聚酯纤维表层，得到初凝胶；

b、将初凝胶浸入水中，使聚酯纤维在凝胶内层水解反应，形成多孔凝胶材料；

c、对多孔凝胶材料进行官能团接枝，得到接枝后的凝胶；

d、将接枝后的凝胶进行皂化处理；

e、过滤、洗涤、干燥，得到多孔改性果皮凝胶。

本发明的方法，采用果皮为原料，制备得到多孔改性果皮凝胶，通过研究发现，该凝胶可用于选择性吸附锂电池溶液中的铜、镍、钴等，相比于传统的吸附柱比表面积大，吸附的金属离子在凝胶材料中传输速度快，吸附能力强。

a步骤主要是为了将果皮凝胶均匀包裹在聚酯纤维表层，为了实现该目的，优选的果皮、易水解的聚酯纤维和凝胶辅助剂的质量比为10:5～8:2～4；更优选的，果皮、易水解的聚酯纤维和凝胶辅助剂的质量比为10:6:3。