一種含活性炭水系化學(xué)電源電極的回收方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種含活性炭水系化學(xué)電源電極的回收方法，采用含堿金屬離子的水溶液處理分離出活性炭電極，活性炭電極漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的金屬集流體及部分粘接在上面的活性炭電極。分離出的活性炭電極經(jīng)進(jìn)一步處理后，外形完好的活性炭電極可直接再次使用；碎片狀活性炭電極經(jīng)處理后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，可制得活性炭電極粉末。下層沉淀經(jīng)處理后也可分離出部分活性炭電極和集流體金屬材料。本發(fā)明無需將活性炭中的導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑再次分離而直接使用，實現(xiàn)了活性炭電極其它組分的綜合回收，可較大幅度降低了儲能電池的實際使用成本。采用本發(fā)明回收工藝簡便，成本低廉，適宜進(jìn)行規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)回收。
【專利說明】—種含活性炭水系化學(xué)電源電極的回收方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含活性炭水系化學(xué)電源電極的回收方法，屬于化學(xué)電源【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]活性炭具有原料來源豐富、電化學(xué)穩(wěn)定性高、技術(shù)成熟等特點，在水系鋰離子電池、鈉離子電池、超級電容器等化學(xué)電源產(chǎn)品中已得到廣泛應(yīng)用。采用活性炭電極制作的水系離子電池及電容器具有使用壽命長、無環(huán)境污染、安全性高等優(yōu)點，在長壽命儲能領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。但目前由于制造工藝原因成本較高，應(yīng)用于該領(lǐng)域的高比表面積活性炭價格較高，也限制了活性炭在化學(xué)電源中的應(yīng)用。
[0003]廢舊電池處理時人們往往只注重回收其中的鎳、鈷、鐵等金屬材料，很少研究活性炭電極的回收及再利用。應(yīng)用在電化學(xué)電源中的活性炭電極具有超長的使用壽命，循環(huán)壽命達(dá)10萬次以上，而將其做成電池后，由于電解液干涸、正負(fù)極壽命不匹配、集流體腐蝕等原因化學(xué)電源失效后，活性炭電極實際使用壽命遠(yuǎn)未達(dá)到理論值，造成較嚴(yán)重的浪費。采用合適的方法回收化學(xué)電源中的活性炭，提高資源利用效率，降低活性炭電極的使用成本已經(jīng)很有必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種具有較高回收效率，較低回收成本的活性炭電極綜合回收方法，其主要采取以下工藝得以實現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明提供了一種含活性炭水系化學(xué)電源電極的回收方法，其包括以下步驟:
[0006]首先將化學(xué)電源經(jīng)物理破碎拆解得到的含活性炭電極放入容器中，倒入含堿金屬離子的水溶液中，輕微攪拌使部分活性炭電極與集流體分離并漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的金屬集流體及部分粘接在上面的活性炭電極。用網(wǎng)格尺寸略小于電極尺寸的大孔篩網(wǎng)分離出液面上形狀完好的活性炭電極，再用細(xì)篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極碎塊及碎末。
[0007]然后將形狀完好的活性炭電極首先采用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.01?-0.1MPa，浸泡時間0.1?48h。取出活性炭電極放入50?100°C純水中再次浸泡，浸泡時間0.1?24h，取出活性炭電極放入真空干燥箱中分多階段烘干，自然冷卻至室溫后外形完好的活性炭電極可直接使用。
[0008]將上述分離得到的活性炭電極碎塊及粉末放在細(xì)篩網(wǎng)上用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.01?-0.1MPa，浸泡時間0.1?48h。隨后再放入50?100°C純水中再次浸泡，浸泡時間0.1?24h。用細(xì)篩網(wǎng)將活性炭電極碎塊與碎末過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，烘干后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，控制粒徑在I?100 μ m。
[0009]將上述得到的沉淀用細(xì)篩網(wǎng)過濾分離，并用純水淋洗，再放入粉碎機(jī)切碎成長
0.5?20mm顆粒(長徑)。將顆粒放入容器中，倒入含堿金屬離子的水溶液中，快速機(jī)械攪拌使活性炭電極與集流體分離，靜置后活性炭電極顆粒漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的集流體金屬顆粒，過濾后可該集流體金屬顆粒被直接回收利用。用細(xì)篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極顆粒，并用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.0l?-0.1MPa，浸泡時間0.1?48h。隨后再放入50?100°C純水中再次浸泡，浸泡時間0.1?24h。用細(xì)篩網(wǎng)將活性炭電極顆粒過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，最后將其放入球磨機(jī)中粉碎，控制粒徑在I?100 μ m。
[0010]前述所采用的細(xì)篩網(wǎng)為合成纖維篩網(wǎng)或不銹鋼篩網(wǎng)，目數(shù)為60?2000目。大孔篩網(wǎng)可以為合成纖維篩網(wǎng)或不鎊鋼篩網(wǎng)，尺寸為50mm?70mmX50mm?70mm。
[0011]含堿金屬離子的水溶液中堿金屬離子為Li+、Na+、Ka+的一種或多種，其陰離子為N03_、0H_、Cl' SO42' CH3COO' S132' C032_的一種或多種。堿金屬離子的選擇可與化學(xué)電源電解質(zhì)一致，如水系鈉離子電池可采用Na2S04、Na2C03、NaOH等，也可添加少量Li0H、Li2S04、LiNO3等。通過堿金屬離子水溶液的加入使密度較小的多孔活性炭電極上浮于液面而得以分離，金屬集流體因密度大沉淀在溶液底部；同時溶液中的堿金屬離子也可將長期使用后活性炭表面吸附的雜質(zhì)離子進(jìn)行置換，提高活性炭充放電性能。
[0012]本發(fā)明采用多階段烘干方法，具體為先將形狀完整或碎狀活性炭電極放入真空干燥箱，抽真空-0.01?-0.05MPa,同時加熱至40?50°C，保持時間為0.5?3h。通過首次中等溫度較低真空度下處理，可以較快速的烘干大部分水分，同時避免了直接高真空度下的暴沸現(xiàn)象，防止活性炭電極及顆粒的變形。隨后再繼續(xù)提高真空度至-0.06?-0.09MPa，同時加熱升高溫度至70?90°C，保持時間為0.1?3h ;最后提高真空度至-0.1MPa，加熱至100?300°C，保持時間為0.1?48h，處理結(jié)束后自然冷卻至室溫。經(jīng)過多階段及最后較高溫度處理后可以除去吸附在活性炭表面的水分及長期使用和回收過程吸附的有機(jī)物，提高活性炭電極的容量，并接近非回收活性炭性能。
[0013]本發(fā)明主要應(yīng)用于水系鋰離子電池、鈉離子電池、水系超級電容器等電化學(xué)電源，該類型化學(xué)電源負(fù)極或正負(fù)極均采用活性炭儲能，作為主要活性物質(zhì)其使用量很大，因而回收的價值也更高。本發(fā)明無需將活性炭中的導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑再次分離而直接使用，簡化了回收工藝路線，同時實現(xiàn)了活性炭電極其它組分的回收，提高了資源回收整體效率。
[0014]采用本發(fā)明回收方法工藝簡便，成本低廉，適宜進(jìn)行規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)回收。通過本回收方法獲得了較高的水系化學(xué)電源用活性炭電極資源使用效率，較大幅度降低了儲能電池的實際使用成本，便于實現(xiàn)采用活性炭儲能的水系化學(xué)電源在光伏、風(fēng)電等大規(guī)模儲能領(lǐng)域的應(yīng)用。

【具體實施方式】
[0015]實施例一
[0016]首先將1Ah水系鈉離子電池采用物理方法破碎拆解，將得到的含活性炭電極放入塑料容器中，倒入含質(zhì)量百分比15% Na2SO4U % Na2CO3^ 2% NaOH, 0.5% LiNO3的堿金屬離子的水溶液中，輕微攪拌使部分活性炭電極與集流體分離漂浮于液面。用網(wǎng)格尺寸50mmX50mm的大孔篩網(wǎng)分離出液面上形狀完好的活性炭電極，再用100目不銹鋼篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極碎塊及碎末，將下層沉淀用100目不銹鋼篩網(wǎng)過濾待用。
[0017]將形狀完好的活性炭電極首先采用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.09MPa，浸泡時間2h。取出活性炭電極放入80°C純水中再次浸泡，浸泡時間lh，取出活性炭電極放入真空干燥箱中分多階段烘干，自然冷卻至室溫后制得回收的活性炭電極。這里的真空指相對真空度，指被測對象的壓強(qiáng)與大氣壓的差值。
[0018]將活性炭電極碎塊及粉末放在100目不銹鋼篩網(wǎng)上用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.09MPa，浸泡時間2h。隨后再放入80°C純水中再次浸泡，浸泡時間lh。用100目篩網(wǎng)將活性炭電極碎塊與碎末過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，烘干后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，控制粒徑為100 μ m，得到活性炭電極粉末。
[0019]將下層沉淀用100目不銹鋼篩網(wǎng)過濾分離，并用純水淋洗，再放入粉碎機(jī)切碎成長20mm顆粒。將顆粒放入容器中，倒入上述含堿金屬離子的水溶液(含質(zhì)量百分比15%Na2SO4U% Na2CO3^2% NaOH,0.5% LiNO3)中，快速攪拌使活性炭電極與集流體分離，靜置后活性炭漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的集流體鐵、鎳等金屬顆粒，過濾后可直接回收利用。用100目不銹鋼篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極顆粒，與前面步驟活性炭電極碎塊及粉末處理方法相同，并可合并處理，最后經(jīng)球磨機(jī)中粉碎，控制粒徑100 μ m，得到活性炭電極粉末。
[0020]本實施例采用的多階段烘干方法為先將形狀完整的或碎狀活性炭電極放入真空干燥箱，以較低的抽氣速度使真空度緩慢達(dá)到-0.05MPa，同時加熱至50°C，保持時間為
0.5h。隨后再繼續(xù)提高真空度至0.09MPa,同時加熱升高溫度至90°C，保持時間為3h ;最后提高真空度至-0.1MPa，加熱至300°C，保持時間為18h，處理結(jié)束后自然冷卻至室溫。
[0021]將回收處理外形完整的活性炭電極片按正常生產(chǎn)工藝組裝成1Ah水系鋰離子電池,放在蓄電池充放電測試系統(tǒng)進(jìn)行檢測,產(chǎn)品以IC放電，放電容量為10.2Ah，達(dá)到設(shè)計容量要求。
[0022]實施例二
[0023]將50000F (法拉)水系超級電容器采用物理方法破碎拆解，將得到的含活性炭電極放入塑料容器中，倒入含質(zhì)量百分比10% K2SO4U % K2S13^ 10% KOHU5% KNO3的堿金屬離子的水溶液中，輕微攪拌使部分活性炭電極與集流體分離漂浮于液面。用網(wǎng)格尺寸60mmX60mm的大孔篩網(wǎng)分離出液面上形狀完好的活性炭電極，再用1000目不銹鋼篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極碎塊及碎末，將下層沉淀用1000不銹鋼目篩網(wǎng)過濾待用。
[0024]將形狀完好的活性炭電極首先采用常溫純水淋洗，再放入密閉容器中用常溫純水浸泡，并抽真空-0.09MPa，浸泡時間2.5h。取出活性炭電極放入70°C純水中再次浸泡，浸泡時間1.5h，取出活性炭電極放入真空干燥箱中分多階段烘干，自然冷卻至室溫后制得回收的活性炭電極。
[0025]將活性炭電極碎塊及粉末放在1000目不銹鋼篩網(wǎng)上用純水淋洗，再放入密閉容器中用常溫純水浸泡，并抽真空-0.07MPa，浸泡時間2.5h。隨后再放入90°C純水中再次浸泡，浸泡時間2h。用1000目不銹鋼篩網(wǎng)將活性炭電極碎塊與碎末過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，烘干后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，控制粒徑為20 μ m，得到活性炭電極粉末。
[0026]將下層沉淀用1000目不銹鋼篩網(wǎng)過濾分離，并用純水淋洗，再放入粉碎機(jī)切碎成長0.5mm顆粒。將顆粒放入容器中，倒入含堿金屬離子的水溶液(含質(zhì)量百分比10%K2S04、I % K2S13^ 10% KOHU5% KNO3)中，快速攪拌使活性炭電極與集流體分離，靜置后活性炭漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的鎳集流體金屬顆粒，過濾后可直接回收利用。
[0027]用1000目不銹鋼篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極顆粒，與前面步驟活性炭電極碎塊及粉末處理方法相同，并可合并處理，最后經(jīng)球磨機(jī)中粉碎，控制粒徑20 μ m,得到活性炭電極粉末。
[0028]本實施例采用的多階段烘干步驟為先將形狀完整或碎狀活性炭電極放入真空干燥箱，以較低的抽氣速度使真空度緩慢達(dá)到-0.03MPa,同時加熱至45°C，保持時間為0.5h。隨后再繼續(xù)提高真空度至-0.06MPa,同時加熱升高溫度至70°C，保持時間為2h ;最后提高真空度至-0.1MPa，加熱至200°C，保持時間為6h，處理結(jié)束后自然冷卻至室溫。
[0029]將回收處理得到20 μ m活性炭電極粉末按正常操作步驟進(jìn)行生產(chǎn)制作50000F水系超級電容器，只在混料配方上減少一半粘結(jié)劑用量，制作得到的超級電容器放在蓄電池充放電測試系統(tǒng)進(jìn)行檢測。產(chǎn)品以50A充放電，測得平均容量為50600F，達(dá)到設(shè)計容量要求。
[0030]實施例三
[0031]將30Ah水系鋰離子電池采用物理方法破碎拆解，將得到的含活性炭電極放入塑料容器中，倒入含質(zhì)量百分比2% Li2SO4U % Li2S13^ 12% KCl、15% LiNO3的堿金屬離子的水溶液中，輕微攪拌使部分活性炭電極與集流體分離漂浮于液面。用網(wǎng)格尺寸65mmX65mm的大孔篩網(wǎng)分離出液面上形狀完好的活性炭電極，再用200目合成纖維篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極碎塊及碎末，將下層沉淀用200目合成纖維篩網(wǎng)過濾待用。
[0032]將形狀完好的活性炭電極首先采用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.09MPa，浸泡時間1.2h。取出活性炭電極放入85°C純水中再次浸泡，浸泡時間1.5h，取出活性炭電極放入真空干燥箱中分多階段烘干，自然冷卻至室溫后制得回收的活性炭電極。
[0033]將活性炭電極碎塊及粉末放在200目合成纖維篩網(wǎng)上用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.07MPa，浸泡時間1.5h。隨后再放入90°C純水中再次浸泡，浸泡時間0.5h。用200目合成纖維篩網(wǎng)將活性炭電極碎塊與碎末過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，烘干后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，控制粒徑為80 μ m，得到活性炭電極粉末。
[0034]將下層沉淀用200目合成纖維篩網(wǎng)過濾分離，并用純水淋洗，再放入粉碎機(jī)切碎成長1.5mm顆粒。將顆粒放入容器中，倒入含堿金屬離子的水溶液(含質(zhì)量百分比2%Li2SO4U% Li2S13^ 12% KCl、15% LiNO3)中，快速攪拌使活性炭電極與集流體分離，靜置后活性炭漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的集流體鐵、鎳等金屬顆粒，過濾后可直接回收利用。用200目合成纖維篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極顆粒，與前面步驟活性炭電極碎塊及粉末處理方法相同，并可合并處理，最后經(jīng)球磨機(jī)中粉碎，控制粒徑80 μ m,得到活性炭電極粉末。
[0035]本實施例采用的多階段烘干方法為先將形狀完整或碎狀活性炭電極放入真空干燥箱，以較低的抽氣速度使真空度緩慢達(dá)到-0.05MPa,同時加熱至40°C，保持時間為0.6h。隨后再繼續(xù)提高真空度至-0.07MPa,同時加熱升高溫度至75°C，保持時間為0.1h ;最后提高真空度至-0.1MPa，加熱至150°C，保持時間為48h，處理結(jié)束后自然冷卻至室溫。
[0036]將回收處理得到80 μ m活性炭電極粉末按正常操作步驟進(jìn)行生產(chǎn)制作30Ah水系鋰離子電池，在混料工藝配方上減少一半粘結(jié)劑用量，制作得到的水系鋰離子電池放在蓄電池充放電測試系統(tǒng)進(jìn)行檢測。產(chǎn)品以30A充放電，測得平均容量為29.8Ah，基本達(dá)到設(shè)計容量要求。
[0037]實施例四
[0038]首先將1Ah水系鈉離子電池采用物理方法破碎拆解，將得到的含活性炭電極放入塑料容器中，倒入含質(zhì)量百分比15% Na2SO4U % Na2CO3^ 2% NaOH, 0.5% LiNO3的堿金屬離子的水溶液中，輕微攪拌使部分活性炭電極與集流體分離漂浮于液面。用網(wǎng)格尺寸50mmX50mm的大孔篩網(wǎng)分離出液面上形狀完好的活性炭電極，再用100目不銹鋼篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極碎塊及碎末，將下層沉淀用100目不銹鋼篩網(wǎng)過濾待用。
[0039]將形狀完好的活性炭電極首先采用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.0lMPa，浸泡時間0.lh。取出活性炭電極放入50°C純水中再次浸泡，浸泡時間
0.lh，取出活性炭電極放入真空干燥箱中分多階段烘干，自然冷卻至室溫后外形完好的活性炭電極可直接使用。
[0040]將活性炭電極碎塊及粉末放在100目不銹鋼細(xì)篩網(wǎng)上用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.0lMPa,浸泡時間0.1ho隨后再放入50°C純水中再次浸泡,浸泡時間0.lh。用100目篩網(wǎng)將活性炭電極碎塊與碎末過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，烘干后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，控制粒徑為I μ m，得到活性炭電極粉末。
[0041]將下層沉淀用100目不銹鋼篩網(wǎng)過濾分離，并用純水淋洗，再放入粉碎機(jī)切碎成長0.5mm顆粒。將顆粒放入容器中，倒入含堿金屬離子的水溶液(含質(zhì)量百分比15%Na2SO4U% Na2CO3^2% NaOH,0.5% LiNO3)中，快速攪拌使活性炭電極與集流體分離，靜置后活性炭漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的集流體鐵、鎳等金屬顆粒，過濾后該金屬顆?？芍苯踊厥绽谩Ｓ?00目不銹鋼篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極顆粒，與前面步驟活性炭電極碎塊及粉末處理方法相同，并可合并處理，最后經(jīng)球磨機(jī)中粉碎，控制粒徑I μ m，得到活性炭電極粉末。
[0042]本實施例采用的多階段烘干方法為先將形狀完整的或碎狀活性炭電極放入真空干燥箱，以較低的抽氣速度使真空度緩慢達(dá)到-0.0lMPa，同時加熱至40°C，保持時間為
0.5h。隨后再繼續(xù)提高真空度至-0.06MPa,同時加熱升高溫度至70°C，保持時間為0.1h ；最后提高真空度至-0.1MPa，加熱至100°C，保持時間為0.lh，處理結(jié)束后自然冷卻至室溫。
[0043]將回收處理外形完整的活性炭電極片按正常生產(chǎn)工藝組裝成1Ah水系鋰離子電池,放在蓄電池充放電測試系統(tǒng)進(jìn)行檢測,產(chǎn)品以IC放電，放電容量為10.6Ah，達(dá)到設(shè)計容量要求。
[0044]實施例五
[0045]首先將20Ah水系鈉離子電池采用物理方法破碎拆解，將得到的含活性炭電極放入塑料容器中，倒入含質(zhì)量百分比15% Na2SO4U % Na2CO3^ 2% NaOH, 0.5% LiNO3的堿金屬離子的水溶液中，輕微攪拌使部分活性炭電極與集流體分離漂浮于液面。用網(wǎng)格尺寸50mmX50mm的大孔篩網(wǎng)分離出液面上形狀完好的活性炭電極，再用100目不銹鋼篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極碎塊及碎末，將下層沉淀用100目不銹鋼篩網(wǎng)過濾待用。
[0046]將形狀完好的活性炭電極首先采用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.1MPa，浸泡時間48h。取出活性炭電極放入95°C純水中再次浸泡，浸泡時間24h，取出活性炭電極放入真空干燥箱中分多階段烘干，自然冷卻至室溫后制得回收的活性炭電極。
[0047]將活性炭電極碎塊及粉末放在100目不銹鋼篩網(wǎng)上用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.1MPa,浸泡時間48h。隨后再放入95°C純水中再次浸泡,浸泡時間24h。用100目篩網(wǎng)將活性炭電極碎塊與碎末過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，烘干后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，控制粒徑為100 μ m，得到活性炭電極粉末。
[0048]將下層沉淀用100目不銹鋼篩網(wǎng)過濾分離，并用純水淋洗，再放入粉碎機(jī)切碎成長20mm顆粒。將顆粒放入容器中，倒入上述含堿金屬離子的水溶液(含質(zhì)量百分比15%Na2SO4U% Na2CO3^2% NaOH,0.5% LiNO3)中，快速攪拌使活性炭電極與集流體分離，靜置后活性炭漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的集流體鐵、鎳等金屬顆粒，過濾后該金屬顆?？芍苯踊厥绽?。用100目不銹鋼篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極顆粒，與前面步驟活性炭電極碎塊及粉末處理方法相同，并可合并處理，最后經(jīng)球磨機(jī)中粉碎，控制粒徑100 μ m,得到活性炭電極粉末。
[0049]本實施例采用的多階段烘干方法為先將形狀完整的或碎狀活性炭電極放入真空干燥箱，以較低的抽氣速度使真空度緩慢達(dá)到-0.05MPa,同時加熱至50°C，保持時間為3h。隨后再繼續(xù)提高真空度至-0.09MPa,同時加熱升高溫度至90°C，保持時間為3h ;最后提高真空度至-0.1MPa，加熱至300°C，保持時間為48h，處理結(jié)束后自然冷卻至室溫。
[0050]將回收處理外形完整的活性炭電極片按正常生產(chǎn)工藝組裝成20Ah水系鋰離子電池,放在蓄電池充放電測試系統(tǒng)進(jìn)行檢測,產(chǎn)品以IC放電，放電容量為20.9Ah，達(dá)到設(shè)計容量要求。
[0051]本發(fā)明未涉及部分可以與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。本發(fā)明不局限于上述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)要求范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種含活性炭水系化學(xué)電源電極的回收方法，其包括以下步驟: 1)將含活性炭水系化學(xué)電源經(jīng)物理破碎拆解得到的含活性炭電極放入容器中，倒入含堿金屬離子的水溶液中，輕微攪拌使部分活性炭電極與集流體分離并漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的金屬集流體及部分粘接在上面的活性炭電極，用網(wǎng)格尺寸略小于電極尺寸的大孔篩網(wǎng)分離出液面上形狀完好的活性炭電極，再用細(xì)篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極碎塊及碎末， 2)將形狀完好的活性炭電極首先采用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.0l?-0.1MPa，浸泡時間0.1?48h，取出該活性炭電極放入50?100°C純水中再次浸泡，浸泡時間0.1?24h，取出該活性炭電極放入真空干燥箱中分多階段烘干，自然冷卻至室溫后外形完好的該活性炭電極可直接使用， 3)將第I步驟分離得到的活性炭電極碎塊及粉末放在細(xì)篩網(wǎng)上用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.01?-0.1MPa，浸泡時間0.1?48h，隨后再放入50?100°C純水中再次浸泡，浸泡時間0.1?24h，用細(xì)篩網(wǎng)將該活性炭電極碎塊與碎末過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，烘干后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，控制粒徑在I?100 μ m，制得活性炭電極粉末， 4)將第I步驟得到的沉淀用細(xì)篩網(wǎng)過濾分離，并用純水淋洗，再放入粉碎機(jī)切碎成長0.5?20_顆粒，將該顆粒放入容器中，倒入所述含堿金屬離子的水溶液中，快速攪拌使活性炭電極與集流體分離，靜置后活性炭電極顆粒漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的集流體金屬顆粒，過濾后該集流體金屬顆?？芍苯踊厥绽?；用細(xì)篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極顆粒，并用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.01?-0.1MPa，浸泡時間0.1?48h，隨后再放入50?100°C純水中再次浸泡，浸泡時間0.1?24h，用細(xì)篩網(wǎng)將活性炭電極顆粒過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，最后將其放入球磨機(jī)中粉碎，控制粒徑在I?100 μ m，制得活性炭電極粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收方法，其包括以下步驟: 1)將含活性炭水系化學(xué)電源經(jīng)物理破碎拆解得到的含活性炭電極放入容器中，倒入含堿金屬離子的水溶液中，輕微攪拌使部分活性炭電極與集流體分離并漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的金屬集流體及部分粘接在上面的活性炭電極，用網(wǎng)格尺寸略小于電極尺寸的大孔篩網(wǎng)分離出液面上形狀完好的活性炭電極，再用細(xì)篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極碎塊及碎末， 2)將形狀完好的活性炭電極首先采用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.05?-0.1MPa，優(yōu)選-0.09MPa，浸泡時間1.0?3h，優(yōu)選1.2-2.5h，取出該活性炭電極放入70?100°C，優(yōu)選70?100°C純水中再次浸泡，浸泡時間0.1?3h，優(yōu)選1-1.5h，取出該活性炭電極放入真空干燥箱中分多階段烘干，自然冷卻至室溫后外形完好的該活性炭電極可直接使用， 3)將第I步驟分離得到的活性炭電極碎塊及粉末放在細(xì)篩網(wǎng)上用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.01?-0.09Mpa，優(yōu)選-0.07?-0.09MPa，浸泡時間I?3h，優(yōu)選1.5-2.5h，隨后再放入50?90°C，優(yōu)選80?90°C純水中再次浸泡，浸泡時間0.5?2h，用細(xì)篩網(wǎng)將該活性炭電極碎塊與碎末過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，烘干后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，控制粒徑在20?100 μ m，制得活性炭電極粉末， 4)將第I步驟得到的沉淀用細(xì)篩網(wǎng)過濾分離，并用純水淋洗，再放入粉碎機(jī)切碎成長0.5?20_顆粒，將該顆粒放入容器中，倒入所述含堿金屬離子的水溶液中，快速攪拌使活性炭電極與集流體分離，靜置后活性炭電極顆粒漂浮于液面，下層沉淀為密度較大的集流體金屬顆粒，過濾后該集流體金屬顆?？芍苯踊厥绽?；用細(xì)篩網(wǎng)分離出液面漂浮的活性炭電極顆粒，并用純水淋洗，再放入密閉容器中用純水浸泡，并抽真空-0.0l?-0.09Mpa,優(yōu)選-0.07?-0.09MPa，浸泡時間I?3h，優(yōu)選1.5-2.5h，隨后再放入50?90°C，優(yōu)選80?90°C純水中再次浸泡，浸泡時間0.5?2h，用細(xì)篩網(wǎng)將活性炭電極顆粒過濾，并放入真空干燥箱中分多階段烘干，最后將其放入球磨機(jī)中粉碎，控制粒徑在20?100 μ m，制得活性炭電極粉末。
3.如權(quán)利要求1或2所述的回收方法，其特征在于所述含堿金屬離子的水溶液的堿金屬離子為 Li+、Na+、Ka+ 的一種或多種，其陰離子為 N03_、OH_、Cl'SO42'CH3COO'S132'C032_ 的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的回收方法，其特征在于所回收的活性炭電極主要應(yīng)用于水系鋰離子電池、鈉離子電池、水系超級電容器。
5.如權(quán)利要求1或2所述的回收方法，其特征在于所述細(xì)篩網(wǎng)為合成纖維篩網(wǎng)或不銹鋼篩網(wǎng)，目數(shù)為60?2000目，優(yōu)選100?1000目。
6.如權(quán)利要求1或2所述的回收方法，其特征在于所述大孔篩網(wǎng)為合成纖維篩網(wǎng)或不鎊鋼篩網(wǎng)，尺寸為5Ctam?7CtamX5Ctam?7Ctam。
7.如權(quán)利要求1或2所述的回收方法，其特征在于所述分多階段烘干方法為:將形狀完整的或碎狀活性炭電極放入真空干燥箱，抽真空-0.01?-0.05MPa,同時加熱至40?500C，保持時間為0.5?3h ;再繼續(xù)提高真空度至-0.06?-0.09MPa,同時加熱升高溫度至70?90°C，保持時間為0.1?3h ;最后提高真空度至-0.08?-0.lOMPa，優(yōu)選-0.1MPa，加熱至100?300°C，保持時間為0.1?48h，處理結(jié)束后自然冷卻至室溫。
【文檔編號】H01G11/86GK104393361SQ201410566793
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】蘇迎東, 車勇, 王青, 方淳, 朱用, 戴翔 申請人:恩力能源科技（南通）有限公司