【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废物利用以及电极，涉及一种利用退役锂离子电池负极铜箔制备cup2@nc的方法及应用。
技术介绍
1、为了实现可持续发展提出了“碳达峰”和“碳中和”的重大战略目标，而锂离子电池由于具有能量密度大，体积小，寿命长以及环境友好等优点已在生活中被广泛应用，因此，在实现“双碳”目标的重大战略中，锂离子电池无疑站到重要位置上。但是越来越多的退役废旧锂离子电池带来了严重的废物管理挑战，铝集流体(铝箔)和铜集流体(铜箔)是锂离子电池中的重要组件，占锂离子电池重量百分比超过15％，现有直接丢弃，造成资源浪费以及环境污染；同时生产新的集流体中还需要能源损耗，成本增高。
2、钠元素储量丰富，价格低廉且与锂元素具有相似的化学性质，因此，钠离子电池被认为是可代替锂离子电池实现大规模应用的具有潜力的储能器件。钠离子电池与锂离子电池具有相同的工作机制，但是钠离子半径比锂离子半径大，受限于热力学和动力学原因，传统的锂离子电池石墨负极不能满足钠离子电池负极的需求。因此，开发具有高比能的钠离子电池负极是十分必要的。
3、在目前众多的钠离子电池负极研究中，过渡金属磷化物由于具有极高的理论比容量和低氧化还原电位，被认为是钠离子电池潜在的负极材料，对于过渡金属磷化物的制备方法有：专利cn201811104179.x公开了一种钠离子电池的磷基负极材料及制备方法，该磷基负极材料以5-丙酰胺基间苯二甲酸和硝酸铜为原料加入到咪唑水溶液中经蒸发结晶得到了铜基金属-有机框架，然后与磷复合碳化，形成了多孔碳基骨架导电网络连接的二磷化铜；再例如ya
4、综上所述，目前合成二磷化铜负极材料前驱体的主要方法为合成金属有机框架，或者合成含有二价铜离子的纳米材料，再经ar/h2混合气高温还原得到铜单质后再磷化，虽然能实现二磷化铜负极材料的制备，但是存在以下问题：合成过程中大多需要采取高温或者利用h2还原，制备系统需要耗能较大，与“双碳”战略目标背道而驰，反应时间长，且采用有机溶剂，污染大。因此，开发一种低耗能，经济效益和社会效益高的方法来制备二磷化铜纳米负极材料是十分有意义的。
技术实现思路
1、为了解决退役锂电池造成的资源浪费以及钠离子电极材料能耗大的技术问题，本专利技术提供一种利用退役锂离子电池负极铜箔制备cup2@nc的方法及应用。
2、本专利技术通过分选和球磨的方法，将从退役锂离子电池回收的铜箔制备得到cup2@nc纳米颗粒，无需高温还原铜单质，能耗大大降低，实现资源再利用；制备的cup2@nc纳米颗粒具有良好的电子导电性，可作为钠离子电池负极材料。本专利技术采用的技术方案具体是：
3、一种利用退役锂离子电池负极铜箔制备cup2@nc的方法，包括以下步骤：
4、1)回收铜箔
5、通过拆解、分选、球磨从退役锂离子电池中回收铜箔；
6、2)制备cup2@nc样品
7、取碳源、红磷以及步骤1)的铜箔，并按照铜箔：碳源：红磷的质量比为1:1:1～1:3:2混合，在氮气氛围下经等离子球磨得到cup2@nc样品；
8、3)碳化
9、将上述cup2@nc样品经碳化，得到cup2@nc纳米颗粒。
10、进一步限定，所述步骤2)中，碳源为葡萄糖、盐酸多巴胺或硬脂酸。
11、进一步限定，所述步骤2)中，等离子球磨的时间为6h-8h。
12、进一步限定，所述步骤1)回收铜箔的具体过程是：
13、1.1)退役锂离子电池依次经放电、拆解、分选得到负极材料；
14、1.2)在氮气氛围下，将步骤1.1)的负极材料进行分选、球磨得到铜箔。
15、进一步限定，所述步骤1.1)采用盐水放电，所述盐水的浓度为2mol/l。
16、进一步限定，所述步骤1.2)中，球磨包括一级球磨和二级球磨；所述一级球磨为常温球磨或高温球磨，一级球磨时间为6h-8h；所述高温球磨温度为400℃-600℃，所述二级球磨时间为6h-8h；每级球磨后均进行分选。
17、进一步限定，所述步骤3)的碳化条件为：碳化温度为500℃，碳化时间为2h。
18、利用退役锂离子电池负极铜箔制备cup2@nc的方法制备得到的cup2@nc纳米颗粒。
19、所述cup2@nc纳米颗粒作为负极在钠离子电池中应用。
20、进一步限定，所述cup2@nc纳米颗粒作为负极的钠离子电池，首次库伦效率为81.7％。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
22、1、本专利技术制备方法是以退役废旧锂离子电池负极铜箔为原料，避免了采用ar/h2高温还原铜单质带来的能耗排放，极大的降低能耗，同时实现废旧资源再利用，具有显著的经济效益和社会效益。
23、2、本专利技术采用连续的球磨法利用退役锂离子电池负极铜箔制备得到cup2@nc纳米颗粒，整个制备工艺简单，球磨时间短，条件温和、安全、原料廉价易得，对设备要求低，容易大批量生产。
24、3、本专利技术制备方法制备的cup2@nc纳米颗粒具有良好的电子导电性，氮掺杂碳壳有效地限制了嵌钠过程中的体积膨胀，进而使循环性能大幅提升；在用作钠离子电池负极时能表现出较高的首次库伦效率以及放电比容量，满足电极材料需求。
25、4、本专利技术提供利用退役废旧锂离子电池负极铜箔制备钠离子电池负极的方法，在钠离子电池负极制备和储钠性能方面具有很大的应用和研究前景。
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1.一种利用退役锂离子电池负极铜箔制备CuP2@NC的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备CuP2@NC的方法，其特征在于，所述步骤2)中，碳源为葡萄糖、盐酸多巴胺或硬脂酸。
3.根据权利要求2所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备CuP2@NC的方法，其特征在于，所述步骤2)中，等离子球磨的时间为6h-8h。
4.根据权利要求3所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备CuP2@NC的方法，其特征在于，所述步骤1)回收铜箔的具体过程是：
5.根据权利要求4所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备CuP2@NC的方法，其特征在于，所述步骤1.1)采用盐水放电，所述盐水的浓度为2mol/L，体积为5L，放电2天。
6.根据权利要求5所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备CuP2@NC的方法，其特征在于，所述步骤1.2)中，球磨包括一级球磨和二级球磨；所述一级球磨为常温球磨或高温球磨，一级球磨时间为6h-8h；所述高温球磨温度为400℃-600℃，所述二级球磨时间为6h-8h；每级球磨后
7.根据权利要求1所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备CuP2@NC的方法，其特征在于，所述步骤3)的碳化条件为：碳化温度为500℃，碳化时间为2h。
8.如权利要求1所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备CuP2@NC的方法制备得到的CuP2@NC纳米颗粒。
9.如权利要求8所述CuP2@NC纳米颗粒作为负极在钠离子电池中应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述CuP2@NC纳米颗粒作为负极的钠离子电池，首次库伦效率为81.7％。
...【技术特征摘要】
1.一种利用退役锂离子电池负极铜箔制备cup2@nc的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备cup2@nc的方法，其特征在于，所述步骤2)中，碳源为葡萄糖、盐酸多巴胺或硬脂酸。
3.根据权利要求2所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备cup2@nc的方法，其特征在于，所述步骤2)中，等离子球磨的时间为6h-8h。
4.根据权利要求3所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备cup2@nc的方法，其特征在于，所述步骤1)回收铜箔的具体过程是：
5.根据权利要求4所述的利用退役锂离子电池负极铜箔制备cup2@nc的方法，其特征在于，所述步骤1.1)采用盐水放电，所述盐水的浓度为2mol/l，体积为5l，放电2天。
6.根据权利要求5所述的利用退役锂...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亚军，杜凡，杨国锐，高春云，高生辉，李立，王凤，
申请(专利权)人：陕西榆能集团能源化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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