利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法和锂电池技术

本发明专利技术提供一种利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法，其包括以下步骤：S1、将钢筋电渣压焊施工过程的废弃物磨成粉，经稀盐酸浸泡后，用去离子水洗涤至中性，过滤，在干燥箱中进行干燥，将得到的干燥粉末放入坩埚中；S2、将装有干燥粉末的坩埚放入真空气氛炉中，在惰性气氛中煅烧后，取出混合物；S3、将上述混合物依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤多次，过滤，将所得的粉末置于干燥箱中进行干燥，制得作为锂离子电池负极材料的碳基电极材料。本发明专利技术制备的碳基电极材料具有较高的能量密度，而且具有较好的循环稳定性和倍率性。

A Method of Preparing Lithium Ion Battery Anode Material and Lithium Battery from the Waste of Electroslag Pressure Welding of Reinforcement Bars

The invention provides a method for preparing lithium ion battery anode material by using waste from the construction process of steel bar electroslag pressure welding, which includes the following steps: S1, grinding waste from the construction process of steel bar electroslag pressure welding into powder, soaking in dilute hydrochloric acid, washing to neutral with deionized water, filtering, drying in the drying box, and putting the dry powder into crucible; S2, loading. Crucible with dry powder is put into vacuum atmosphere furnace and calcined in inert atmosphere, then the mixture is taken out; S3, the mixture is washed with distilled water and anhydrous ethanol for many times, filtered, and dried in drying chamber to prepare carbon-based electrode material as negative electrode material of lithium ion battery. The carbon-based electrode material prepared by the invention has high energy density, good cyclic stability and high rate.

【技术实现步骤摘要】
利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法和锂电池
本专利技术锂离子电池
，涉及一种利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法和锂电池。
技术介绍
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，长期以来锂电池没有得到广泛的应用。但由于随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。锂离子电池具有循环寿命长，能量密度高，可以快速充放电等优点，被广泛应用于交通动力电源、电力储能电源、移动通信电源、新能源储能动力电和航天军工电源等新兴生产生活领域，但对其综合条件而言，锂电池生产要求条件高，其制备的材料相对于市场其他电池而言成本亦是比较高，并且其能量密度仍有待进一步提高。目前的商用锂离子电池负极材料主要为石墨材料，其理论容量仅为372mAh/g，严重制约了电池整体能量密度的提升及有效利用率。因此开发新的具有高放电容量、安全经济的可替代负极材料是目前电池材料研究领域的热点之一。随着城市建设步伐的加快，建筑施工期现场垃圾也逐渐增加，已经占据了全国全年总量的60％。这些垃圾不仅严重破坏了环境卫生，还带来了颇多隐患。建筑垃圾不仅占用大量土地，而且严重污染环境，大量建筑垃圾堆积还会破坏土壤结构、造成地表沉降。另外，建筑垃圾中的建筑用胶、涂料、油漆等还是难以生物降解的高分子聚合物，含有害的重金属元素。这些废弃物被埋在地下，会造成地下水的污染，直接危害到周边居民的生活。所以对废弃建筑垃圾进行回收再利用，将会大大节约能源和材料，缓解社会的生态和能源压力。更是符合了节能减排的政府政策，绿色能源及转化必然是今后科技时代发展的大势所趋，以及建设新型中国的核心转换方式，但就绿色能源利用方面仍需要突破瓶颈。因此，开发一种废物利用、合成工艺简单、成本低、反应条件温和、重复性高的废弃建筑垃圾制备高能量密度的碳基锂离子电池负极材料的方法具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法，利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物，成本低，反应条件温和，而且制得的锂离子电池负极材料重复性高。本专利技术的技术方案如下：一种利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法，其包括以下步骤：S1、将钢筋电渣压焊施工过程的废弃物磨成粉，经稀盐酸浸泡后，用去离子水洗涤至中性，过滤，在干燥箱中进行干燥，将得到的干燥粉末放入坩埚中；S2、将装有干燥粉末的坩埚放入真空气氛炉中，在惰性气氛中煅烧后，取出混合物；S3、将上述混合物依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤多次，过滤，将所得的粉末置于干燥箱中进行干燥，制得作为锂离子电池负极材料的碳基电极材料。优选地，所述钢筋电渣压焊过程的废弃物为任意一种或几种的含碳纤维的废弃物。优选地，步骤S1中，在稀盐酸中浸泡的时间为6～48小时，在干燥箱内进行干燥的时间为6～12小时。优选地，步骤S2中，煅烧的温度为300～1000℃，煅烧时间为30～180分钟。优选地，步骤S3中，将步骤S2得到的混合物依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤3～6次，在干燥箱中进行干燥的温度为60～100℃，干燥时间为6～12小时。优选地，步骤S1中，将钢筋电渣压焊过程的废弃物冷却至25℃后磨成粉。优选地，在稀盐酸中浸泡的时间为6～36小时，在干燥箱中干燥的时间为6～10小时。优选地，煅烧的温度为300～1000℃，煅烧时间为30～150分钟。优选地，步骤S3中，将步骤S2得到的混合物依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤4～6次，在干燥箱内进行干燥的温度为70～100℃，干燥时间为6～10小时。一种锂电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述负极包括上述的利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法制得的锂离子电池负极材料。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术采用废弃建筑垃圾为原料，通过洗涤煅烧的方法获得，使反应条件温和，生产过程简化，成本低。2、制备的碳基电极材料具有较高的能量密度，而且具有较好的循环稳定性和倍率性。3、在合成过程中除稀盐酸外不需其他试剂，使得操作工艺简单，降低了成本。4、可大规模生产，实现产业化。5、原材料的获得方式采用人工敲取，简单，操作成本低。附图说明图1是本专利技术实施例1所制得的锂离子电池负极材料的扫描电子显微镜图。图2是本专利技术实施例1所制得的锂离子电池负极材料的X射线衍射图。图3是本专利技术实施例2制得的锂离子电池负极材料的透射电子显微镜图片。图4是本专利技术实施例2所制备的锂离子电池负极材料的充放电曲线。图5是本专利技术实施例3所制得的锂离子电池负极材料的电子能量损失谱图片。图6是实施例4制得的锂离子电池负极材料的倍率特性曲线。图7是本专利技术实施例5所制备的锂离子电池负极材料的循环稳定性曲线。图8是本专利技术所取原材料钢筋电渣压焊的施工现场实物图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施例、特征和性能方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。一种利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法，其包括以下步骤：S1、将钢筋电渣压焊施工过程的废弃物冷却至25℃后磨成粉，废弃物为任意一种或几种的含碳纤维的废弃物，放入1M-10M盐酸中浸泡6～48小时,去除粉末中的金属杂质离子，如铁、钴、镍等，再用去离子水离心洗涤至中性，过滤，放入干燥箱中干燥6～12小时，将所得粉末放入坩埚中；S2、将上述坩埚放入真空气氛炉中,在惰性气氛中300～1000℃煅烧30～180分钟后，高温加热用以去除废弃物中的高分子杂质和碳化样品，取出混合物；S3、将上述混合物依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤3～6次，过滤，将所得的粉末置于干燥箱中以60～100℃的温度干燥6～12小时，制得作为锂离子电池负极材料的碳基电极材料。优选地，步骤S1中，在稀盐酸中浸泡的时间为6～36小时，在干燥箱中干燥的时间为6～10小时。优选地，步骤S2中，煅烧的温度为300～1000℃，煅烧时间为30～150分钟。优选地，步骤S3中，将步骤S2得到的混合物依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤4～6次，在干燥箱内进行干燥的温度为70～100℃，干燥时间为6～10小时。本专利技术还提供一种锂电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，负极包括上述的利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法制得的锂离子电池负极材料。实施例1S1、将钢筋电渣压焊施工过程的废弃物冷却至25℃后通过人工敲取，磨成粉，废弃物为任意一种或几种的含碳纤维的废弃物，放入10M盐酸中浸泡6小时,去除粉末中的金属杂质离子，如铁、钴、镍等，再用去离子水离心洗涤至中性，过滤，放入干燥箱中干燥6小时，将所得粉末放入坩埚中；S2、将上述坩埚放入真空气氛炉中,在惰性气氛中800℃煅烧80分钟后，高温加热用以去除废弃物中的高分子杂质和碳化样品，取出混合物；S3、将上述混合物依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤3次，过滤，将所得的粉末置于干燥箱中以100℃的温度干燥9小时，制得作为锂离子电池负极材料的碳基电极材料。图1为实施例1制得的碳基电极材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、将钢筋电渣压焊施工过程的废弃物磨成粉，经稀盐酸浸泡后，用去离子水洗涤至中性，过滤，在干燥箱中进行干燥，将得到的干燥粉末放入坩埚中；S2、将装有干燥粉末的坩埚放入真空气氛炉中，在惰性气氛中煅烧后，取出混合物；S3、将上述混合物依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤多次，过滤，将所得的粉末置于干燥箱中进行干燥，制得作为锂离子电池负极材料的碳基电极材料。

【技术特征摘要】
1.一种利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、将钢筋电渣压焊施工过程的废弃物磨成粉，经稀盐酸浸泡后，用去离子水洗涤至中性，过滤，在干燥箱中进行干燥，将得到的干燥粉末放入坩埚中；S2、将装有干燥粉末的坩埚放入真空气氛炉中，在惰性气氛中煅烧后，取出混合物；S3、将上述混合物依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤多次，过滤，将所得的粉末置于干燥箱中进行干燥，制得作为锂离子电池负极材料的碳基电极材料。2.根据权利要求1所述的利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于：所述钢筋电渣压焊过程的废弃物为任意一种或几种的含碳纤维的废弃物。3.根据权利要求1所述的利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于：步骤S1中，在稀盐酸中浸泡的时间为6～48小时，在干燥箱内进行干燥的时间为6～12小时。4.根据权利要求1所述的利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于：步骤S2中，煅烧的温度为300～1000℃，煅烧时间为30～180分钟。5.根据权利要求1所述的利用钢筋电渣压焊施工过程的废弃物制备锂离子电池负极材料的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：何威，李伟，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13