一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法技术

本发明专利技术属于电镀污泥处理技术领域，公开了一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法。将电镀污泥经干燥研磨过筛后加入无机碱溶液，搅拌均匀后水热反应，过滤得到电镀污泥提纯液；将细菌纤维素加入到PDDA溶液中，振荡搅拌混合后用蒸馏水润洗，得到改性细菌纤维素；将所得改性细菌纤维素加入到电镀污泥提纯液中，搅拌混合，然后洗涤干燥得到复合材料前驱体，最后在惰性或者还原气氛下高温煅烧，得到Sn@C锂电负极材料。本发明专利技术的制备方法不但解决了电镀污泥的环境问题，而且利用里细菌纤维素独特的形貌制备高值化的锂离子电池负极材料，为实现环境废物的变废为宝提供了可行的思路。

【技术实现步骤摘要】
一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法
本专利技术属于电镀污泥处理
，具体涉及一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法。
技术介绍
电镀污泥作为危险废弃物之一，具有不稳定性，迁移性强，含水量多的特点，主要含有Sn、Fe、Cu、Ni、Cr、Cd等金属离子。且不同类型的电镀所产生的各种电镀污泥都存在差别，针对不同的金属离子处理方法也各有不同。电镀污泥主要分为两类，一种是分质污泥，所含金属离子单一，此类污泥更易回收利用；另一种则为混合污泥，所含成分较复杂，金属离子种类多，有的还有Cr，Cd等危险金属离子，为后期处理处置和分离带来极大困难。Sn广泛用于电镀工业，作为电镀污泥的主要金属离子之一，也是污泥中难以回收利用的一种。目前普遍使用的电镀污泥处理方法主要有：固化剂处理，热处理，火法工艺，湿法工艺，酸法浸出，氨法浸出，生物处理法等，在上述处理方法之后还需要针对浸出液或固体废弃产物进行处理处置。因此开发新的电镀污泥处理方法是十分重要的。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法。本专利技术方法将电镀污泥高值化利用，不仅为无害化处理电镀污泥提供了新的思路，也为制备电化学储能材料提供了新的想法。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法，包括如下制备步骤：(1)将电镀污泥经干燥研磨过筛后加入无机碱溶液，搅拌均匀后水热反应，过滤得到电镀污泥提纯液；(2)将细菌纤维素加入到PDDA(聚二甲基二烯丙基氯化铵)溶液中，振荡搅拌混合后用蒸馏水润洗，得到改性细菌纤维素；(3)将步骤(2)所得改性细菌纤维素加入到步骤(1)的电镀污泥提纯液中，搅拌混合，然后洗涤干燥得到复合材料前驱体；(4)将步骤(3)所得复合材料前驱体在惰性或者还原气氛下高温煅烧，得到Sn@C锂电负极材料。进一步地，步骤(1)中干燥研磨过筛是指90℃干燥12h，研磨过200目筛。进一步地，步骤(1)中无机碱溶液为浓度为0.1～3mol/L的氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂溶液。进一步地，步骤(1)中水热反应温度为150～230℃，时间为12～18h。进一步地，步骤(2)中细菌纤维素的加入量为0.1～3g/L。进一步地，步骤(2)中PDDA溶液的质量浓度为1％～10％。进一步地，步骤(2)中振荡搅拌混合的时间为0.5～2h。进一步地，步骤(3)中搅拌混合的时间为1～48h。进一步地，步骤(3)中所述洗涤的溶液为蒸馏水、无水乙醇中的一种或两者的混合溶液。进一步地，步骤(3)中所述干燥为常压干燥、真空干燥、冷冻干燥中的至少一种。进一步地，步骤(4)中所述惰性或者还原气氛为氮气、氩气、氢气中的任意一种或两种以上的混合气氛。进一步地，步骤(4)中所述高温煅烧是指以1～10℃/min的升温速率升温到500～900℃煅烧1～10h。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术采用的细菌纤维素作为一种天然纳米纤维材料，其制备简单，纯度高且不含有植物纤维素中的木质素和半纤维素，结晶度高，在结构方面呈特殊的超精细纳米三维网状结构；利用细菌纤维素碳化后的碳骨架作为锡微纳颗粒的载体，可以对锡颗粒进行包覆，以减小在充放电过程中Sn金属产生的机械应力，在一定程度上防止Sn金属微纳颗粒的团聚，从而保证材料不被破坏，提高材料的循环稳定性；同时细菌纤维素本身具有优异的力学性能，在充放电的过程中，可以为锡颗粒带来缓冲作用，所得到材料具有优越的循环稳定性和较高的容量，能满足当前市场的需求。(2)本专利技术制备的复合材料中的细菌纤维素在高温煅烧后部分石墨烯化，有利于Li离子的转移和扩散。(3)本专利技术将工业废物电镀污泥高值化利用，而且能解决环境问题。(4)本专利技术制备方法工艺简单、易操作、易于控制。附图说明图1是实施例1中制备的Sn@C复合材料的XRD图；图2是实施例1中制备的Sn@C复合材料的SEM图；图3是实施例2中制备的复合材料组装成扣式电池在电流密度为1A/g时循环性能图；图4是实施例2中制备的复合材料的拉曼光谱图；图5是实施例3中制备的复合材料组装成扣式电池在电流密度为0.1A/g时循环性能图；图6是实施例3中制备的复合材料组装成扣式电池在不同电流密度下的倍率性能图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1(1)电镀污泥提纯液：将电镀污泥放置于烘箱中，90℃，干燥12小时，研磨，过两百目筛子。取10g干燥后的电镀污泥，加入50ml0.7mol/L氢氧化钠，150℃水热48h，过滤所得滤液为电镀污泥提纯液。(2)细菌纤维素改性：将100mg细菌纤维素加入1wt.％PDDA溶液中，以200rpm速率振荡搅拌1h，然后用蒸馏水润洗三遍，得到改性细菌纤维素；(3)将改性后的细菌纤维素加入50ml电镀污泥提纯液中，振荡搅拌混合24h。(4)上述复合材料用蒸馏水润洗三遍后冷冻干燥得到复合材料前躯体。(5)将复合材料前躯体在氮气气氛下以5℃/min的升温速率升温到600℃煅烧2h，冷却即得到Sn@C复合材料。本实施例制得的复合材料的物化性能表征见图1和图2，图1是制备的Sn@C复合材料的XRD图谱，图2是制备的Sn@C复合材料的SEM图。XRD显示该方法制备的Sn@C复合材料中存在单质锡，SEM表明复合材料的形貌良好，锡颗粒均匀分布在细菌纤维素的三维网络结构中。实施例2(1)电镀污泥提纯液：将电镀污泥放置于烘箱中，90℃，干燥12小时，研磨，过两百目筛子。取10g干燥后的电镀污泥，加入50ml1.0mol/L氢氧化钠，230℃水热48h，过滤所得滤液为电镀污泥提纯液。(2)细菌纤维素改性：将100mg细菌纤维素加入2％PDDA溶液中，以150rpm速率振荡搅拌2h，然后用蒸馏水润洗三遍；(3)将改性后的细菌纤维素加入50ml电镀污泥提纯液中，振荡搅拌混合24h。(4)上述复合材料用蒸馏水润洗三遍后冷冻干燥得到复合材料前躯体。(5)将复合材料前躯体在氮气气氛下以1℃/min的升温速率升温到700℃煅烧2h，冷却即得到Sn@C复合材料。本实施例所得产物组装成扣式电池测试其放电容量，在0.01-3V范围内进行充放电。如图3所示为电流密度为1A/g长循环稳定性测试。同时，复合材料可以稳定循环至2000圈以上。制得的Sn@C复合材料的物化性能表征见图4，图4是制备的Sn@C复合材料的Raman数据，图4表明复合材料中的细菌纤维素在高温退火过程中部分石墨烯化，这有利于锂离子的扩散，有助于材料比容量的提高。实施例3(1)电镀污泥提纯液：将电镀污泥放置于烘箱中，90℃，干燥12小时，研磨，过两百目筛子。取10g干燥后的电镀污泥，加入50ml1.5mol/L氢氧化钠，200℃水热24h，过滤所得滤液为电镀污泥提纯液。(2)细菌纤维素改性：将250mg细菌纤维素加入5％PDDA溶液中，以200rpm速率振荡搅拌0.5h，然后用蒸馏水润洗三遍；(3)将改性后的细菌纤维素加入50ml电镀污泥提纯液中，振荡搅拌混合12h。(4)上述复合材料用蒸馏水润洗三遍后冷冻干燥得到复合材料前躯体。(5)将复合材料前躯体在氮气气氛下以10℃/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)将电镀污泥经干燥研磨过筛后加入无机碱溶液，搅拌均匀后水热反应，过滤得到电镀污泥提纯液；(2)将细菌纤维素加入到PDDA溶液中，振荡搅拌混合后用蒸馏水润洗，得到改性细菌纤维素；(3)将步骤(2)所得改性细菌纤维素加入到步骤(1)的电镀污泥提纯液中，搅拌混合，然后洗涤干燥得到复合材料前驱体；(4)将步骤(3)所得复合材料前驱体在惰性或者还原气氛下高温煅烧，得到Sn@C锂电负极材料。

【技术特征摘要】
1.一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)将电镀污泥经干燥研磨过筛后加入无机碱溶液，搅拌均匀后水热反应，过滤得到电镀污泥提纯液；(2)将细菌纤维素加入到PDDA溶液中，振荡搅拌混合后用蒸馏水润洗，得到改性细菌纤维素；(3)将步骤(2)所得改性细菌纤维素加入到步骤(1)的电镀污泥提纯液中，搅拌混合，然后洗涤干燥得到复合材料前驱体；(4)将步骤(3)所得复合材料前驱体在惰性或者还原气氛下高温煅烧，得到Sn@C锂电负极材料。2.根据权利要求1所述的一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于：步骤(1)中干燥研磨过筛是指90℃干燥12h，研磨过200目筛。3.根据权利要求1所述的一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于：步骤(1)中无机碱溶液为浓度为0.1～3mol/L的氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂溶液。4.根据权利要求1所述的一种回收电镀污泥中锡制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于：步骤(1)中水热反应温度为150～230℃，时间为12～18h。5.根据权利要求1所述的一种回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓洪，叶旭村，林璋，刘学明，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44