一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法技术

本发明专利技术公开了一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法，包括以下步骤：将废旧电池分离出负载贵金属的碳基集流体，超声处理，然后在空气氛围下进行煅烧，在无机酸中进行酸浸，得到贵金属的盐溶液，向贵金属盐溶液中加入电解质，作为电沉积前驱液，在放电模式下对碳基集流体进行沉积，制备带有贵金属催化剂的碳基集流体。本发明专利技术通过煅烧和酸浸相结合的方法，实现了对碳基集流体上贵金属的回收再利用。由于碳基集流体会与空气反应形成二氧化碳被除去，只剩余贵金属及其化合物；经过酸浸过程，得到贵金属的盐溶液，贵金属的盐溶液加入电解质后进行沉积，得到带有贵金属催化剂的碳基集流体，实现了贵金属的高效利用，具有较高的实用价值。的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法


[0001]本专利技术属于电池材料领域，具体涉及一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法。

技术介绍

[0002]随着社会的不断发展，日益增长的能源需求激发了人们对高效、低成本、环保的替代能源转换和存储系统的呼声。可充电电池具有高效的储存和释放能量的特点，被认为是最合适的选择之一。锂离子电池的成功商业化加速了便携式电子产品、电动汽车和智能电网的快速工业化。然而，由于理论容量有限，锂电池的低能量输出与高能量密度电池系统的需求之间存在着不匹配，因此导致了其他拟议的电化学技术的发展，分别包括锂金属电池、锂硫电池、金属
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空气电池和金属
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二氧化碳电池。
[0003]一般来说，高性能集流体应具有以下几个特点：
[0004]1)轻量化，实现高比容量；
[0005]2)电子和离子导电，允许电子/离子传输；
[0006]3)机械性能稳健，可承受体积波动；
[0007]4)化学性质稳定，避免电化学腐蚀；
[0008]5)低成本，满足工业规模化的迫切需求；
[0009]6)丰富的化学功能，实现各种修饰。
[0010]具有三维结构的碳基集流体(如碳纤维，碳布，碳纸等)已被证明是满足这些要求的有力的候选材料。碳基集流体具有许多关键的优点，包括较高的机械强度，优越的电子/离子电导率，大的可用表面积，丰富的活性基团以增加对碱金属的亲和力。它不仅是优质的正极集流体材料，而且由于其三维多孔结构，可以用作催化剂载体。基于这个特性，碳基集流体常作为贵金属基催化剂的载体，应用在电池正极集流体上。常见的贵金属如金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、铱(Ir)等因其优越的导电性能和极高的电催化活性，已被广泛应用在锂金属电池、锂硫电池、锂
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空气电池和锂
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二氧化碳电池。在碳基集流体(如碳纤维，碳布，碳纸等)上负载贵金属催化剂，显然是一种理想的集流体制备方式，并且有着极大的应用潜力。
[0011]目前，碳基集流体/贵金属催化剂的应用还处在实验室阶段，要想进一步的应用，仍存在许多的问题急待解决。其中最主要的，就是集流体其上贵金属材料的成本过高，在电池系统整体成本中占据很大比例，如不加以回收利用，会造成较大的材料浪费，而且贵金属的存在易造成环境污染污染。

技术实现思路

[0012]为了解决现有问题，本专利技术目的在于提供一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法，该方法能够回收碳基集流体上负载的贵金属，并重新作为制备碳基集流体/贵金属催化剂的原料，从而减少成本及环境污染。
[0013]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0014]一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法，包括以下步骤：
[0015]将废旧电池放电后进行拆解，分离出负载贵金属的碳基集流体；
[0016]将碳基集流体放于乙醇溶液中超声处理，然后在空气氛围下进行煅烧，得到贵金属及贵金属化合物的粉末混合物；
[0017]将贵金属及贵金属化合物的粉末混合物在无机酸中进行酸浸，得到贵金属的盐溶液；
[0018]向贵金属盐溶液中加入电解质，得到三电极电化学系统的电解液，通过三电极电化学系统，在放电模式下对碳基集流体进行沉积，制备带有贵金属催化剂的碳基集流体。
[0019]所制备的集流体能够用于锂金属电池、锂硫电池、金属
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空气电池和金属
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二氧化碳电池。
[0020]进一步的，废旧电池为锂
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硫电池，锂
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空气电池或锂
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二氧化碳电池。
[0021]进一步的，碳基集流体为碳纸、碳布、碳纤维、碳纳米管、富勒烯或石墨烯。
[0022]进一步的，贵金属包括金、银、铱与铂。
[0023]进一步的，超声处理时间为10min～360min。
[0024]进一步的，超声处理时间为20～30min；
[0025]进一步的，煅烧的温度为600～1200℃，煅烧的时间为60～120min；
[0026]进一步的，煅烧设备为管式炉、回转窑、马弗炉或高温煅烧炉。
[0027]进一步的，煅烧温度为：700℃～1000℃。
[0028]进一步的，酸为王水、浓度为0.1～5mol/L的硫酸、盐酸、硝酸或高氯酸。
[0029]进一步的，酸浸的温度为10～90℃，酸浸的时间为10～360min。
[0030]进一步的，回收所得的盐溶液能够用作碳基集流体负载相应贵金属催化剂的前驱液。
[0031]进一步的，贵金属盐溶液含有金、银、铱与铂中的一种或多种金属。
[0032]进一步的，电解质为KClO4，贵金属盐溶液中电解质的浓度为0.05
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2mol/L。
[0033]进一步的，三电极电化学系统的阳极为碳基集流体，包括但不限于为碳纸、碳布、碳纤维、碳纳米管、富勒烯或石墨烯，阴极包括但不限于铂片电极和玻碳电极，参比电极为Ag
+
/Ag电极。
[0034]进一步的，沉积时放电模式为恒电流、恒电压或循环伏安(CV)模式，恒电流模式下的电流为5～5000mA中的任意一个值，恒电压模式下的沉积电压为
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3.2～
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0.7V中的任意一个值，循环伏安模式下起始电压为
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3.2～
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1.0V，终止电压为0～1.0V，扫速为5～200mV/s，扫描圈数为2～20圈，视所需的金属沉积量而定。
[0035]进一步的，沉积时间为1min～360min。
[0036]进一步的，碳基集流体上含有金、银、铱与铂中的一种或多种金属单质。
[0037]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0038]本专利技术提供一种以煅烧和酸浸相结合的方法，实现了对碳基集流体上贵金属的回收，并基于电沉积的方法将所得的金属盐回收液进行再利用。先将废旧电池放电并拆解后，取出废弃的集流体并在特定条件温度下进行处理去除电解液，可避免电解液对后续处理的影响；然后将碳基集流体放入煅烧设备进行高温处理，由于碳基集流体所设定的温度(600
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1200℃)下会与空气反应形成二氧化碳被除去，只剩余贵金属及其化合物；经过合适的酸浸
流程，得到贵金属的盐溶液，后续可以通过提纯等方法进行处理，并再次作为碳基集流体/贵金属催化剂的前驱液，采用电沉积的方法，重新制备出带有贵金属催化剂的碳基集流体，并可作为锂金属电池、锂硫电池、金属
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空气电池和金属
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二氧化碳电池的集流体应用，实现了贵金属的高效利用，具有较高的实用价值。
附图说明
[0039]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：将废旧电池放电后进行拆解，分离出负载贵金属的碳基集流体；将碳基集流体放于乙醇溶液中超声处理，然后在空气氛围下进行煅烧，得到贵金属及贵金属化合物的粉末混合物；将贵金属及贵金属化合物的粉末混合物在无机酸中进行酸浸，得到贵金属的盐溶液；向贵金属盐溶液中加入电解质，得到三电极电化学系统的电解液，通过三电极电化学系统，在放电模式下对碳基集流体进行沉积，制备带有贵金属催化剂的碳基集流体。2.根据权利要求1所述的一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法，其特征在于，废旧电池为锂
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硫电池，锂
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空气电池或锂
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二氧化碳电池。3.根据权利要求1所述的一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法，其特征在于，碳基集流体为碳纸、碳布、碳纤维、碳纳米管、富勒烯或石墨烯。4.根据权利要求1所述的一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法，其特征在于，贵金属包括金、银、铱与铂。5.根据权利要求1所述的一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法，其特征在于，超声处理时间为10～360min。6.根据权利要求1所述的一种碳基集流体上贵金属的回收及再利用方法，其特征在于，煅烧的温度为600...

【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉楠，王镜朝，陈信，孙世翼，崔翔明，延卫，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：