[发明专利]废旧锌-锰干电池碳包的用途

说明书

本发明涉及一种基于废旧锌‑锰干电池碳包的用途，用于制作超级电容器正极工作电极和组装混合式超级电容器，属于环保和综合应用技术领域。本发明还提供相应的正极工作电极和混合式超级电容器，本发明从废旧锌‑锰干电池中回收碳包，并作为正极工作电极材料，拓展了废旧锌‑锰干电池的用途。组装的混合式超级电容器，在0.5 A/g下循环2000圈，容量保持率（相对于首圈）高于80%，比能量保持高于14 W h/kg，对应的比功率为503 W/kg，高于现有技术的一般超级电容器性能。

技术领域

本发明涉及一种基于废旧锌-锰干电池碳包的用途以及基于此用途的正极材料和混合式超级电容器，属于环保和综合应用技术领域。

背景技术

锌-锰干电池，包括碱性锌-锰电池和锌-碳电池，在计算器、照相机、遥控器、电动玩具等领域有着广泛应用。全球每年锌-锰干电池的用量可达400亿只，因而会产生相同量的废旧锌-锰干电池（Journal of Hazardous Materials 2015, 298, 170.）。这些废旧锌-锰干电池如果丢弃于环境中，其释放的重金属离子将会对生态环境和人类健康产生严重影响。对废旧锌-锰干电池加以回收利用，不仅有利于保护环境，而且能够获得有用化学品，如氯化铵、锰氧化物、锌-锰合金、锌-锰铁氧体等（Surface and Coatings Technology 2012,206, 3036; Journal of Alloys and Compounds 2011, 509,3991; Journal of Shandong Institute of Light Industry 2010, 24, 62; J Hazard Mater 2005, 127,244.）。然而，从废旧锌-锰干电池中回收有用化学品的现有报道，均采用酸溶、重沉淀、再加工的方法，步骤繁琐、耗时长。因此，如何有效利用废旧锌锰干电池中的有用化学品，提高其利用价值，具有重要的现实意义。

CN103746127A（201310558060.0）公开了一种利用废弃锌锰干电池制备锰酸锂正极材料的方法，所述方法包括如下步骤：（1）取锌锰干电池黑色物质，经研磨，清洗，干燥获得锌锰原料，备用；（2）分别测定步骤（1）所述锌锰原料中锌元素和锰元素的含量；（3）混合锌锰原料和锂原料，进行研磨，经干燥后获得锂锌锰混合物；（4）将步骤（3）获得的锂锌锰混合物加热煅烧进行高温固相反应，反应结束后，冷却至室温，经研磨，过筛得到锰酸锂正极材料。该发明以废弃锌锰干电池碳包和碳棒为原料，通过添加锂源，利用高温热处理技术制备了LiMn_2-xZn_xO₄；但并没有给出所制备LiMn_2-xZn_xO₄的电化学性能。换言之，利用该发明专利技术所获得的LiMn_2-xZn_xO₄的电化学价值并没有得到体现。

CN102569838A（201210017163.1）公开了一种锰系废旧电池中有价金属的回收利用方法，是通过火法冶金实现废旧锌锰干电池、废旧碱锰电池、废旧锂锰一次电池及正极材料为锰酸锂或锰酸锂衍生物的废旧锂离子电池中的锰、铁、锌、锂金属资源的综合利用，制成锰铁合金和氧化锌等产品。制成的锰铁合金中的锰和铁总质量达到90％以上，可用于钢铁企业和不锈钢企业，氧化锌中的锌和锂总质量达到40％以上，可用于锌和锂湿法精炼。

CN1530180A（03111163.7）公开了一种利用废旧锌锰干电池生产金属化合物的方法。本发明的目的在于提供一种生产金属化合物的方法，如氯化锌、三氧化二锰、硫酸铅、硫酸镉等。这种方法利用废旧锌锰干电池，电解后，经过滤、结晶后获得金属化合物。

上述有关废旧锌锰干电池回收、利用的技术，均获得了相应的金属化合物或合金，但步骤繁琐、耗时长、能耗高。