[发明专利]一种废旧电池回收过程中同时催化产氢的方法和装置

说明书

本发明涉及一种废旧电池回收过程中同时催化产氢的方法和装置，该方法主要包括以下步骤：(1)提取石墨：将负极片破碎置入反应器中，添加热水，水位高于粗滤网，得到石墨浆液；(2)催化剂制备：通过过量体积浸渍法，将负极脱落的石墨制备成Ni/C催化剂，过程中需要添加镍盐。(3)催化制氢：将Ni/C催化剂和正极片在粗滤网上，并加入高浓度溶解液进行溶解制氢，液位高于滤网；(4)剩余物质回收：粗滤网上的催化剂可重复利用，浆液为正极材料和含铝溶液可进行下一步电池回收工艺，收集的气体为氢气。本发明的目的是深入挖掘废旧电池潜力，将负极石墨再利用，同时催化制备清洁能源氢气，同时不影响电池回收的正常流程和回收效率。

技术领域

本发明涉及一种废旧电池回收过程中同时催化产氢的方法和装置，具体涉及一种废旧锂离子电池正负极材料回收再利用同时制备氢气的装置和方法，属于废旧电池资源化利用领域。

背景技术

随着能源结构的变化和国家法规政策的支持，纯电动汽车(EV)、插电混合动力汽车(PHEV)、燃料电池汽车(FCV)等新能源汽车迅速发展。氢气是燃料电池汽车需要使用的能源，其热值高，同时又是最清洁的燃料，排放产物只有水，对环境不产生任何污染，国内外对制氢、储氢的研究从来没有停止过，氢气被认为是人类未来的能源之一。目前常采用的制氢方法包括：电解水、裂解、煤制气等，但是通过废旧电池资源重整制氢的相关专利未见报道。

同时随着动力电池的需求量的逐年递增，根据国内相关机构预测，2020年将出现动力电池回收潮，目前车用动力电池多为锂离子电池，对于锂离子电池的回收的研究已经刻不容缓。目前常用的锂离子电池回收的技术多通过火法和湿法冶金的方法进行，国内较多使用湿法工艺，即通过人工拆解、酸浸、化学沉淀、萃取等工艺，回收电池中的Co、Li、Al、Cu、Ni、Mn、Fe等金属元素，同时回收外壳、铜箔、铝箔、石墨等原材料。目前电池回收相关的国内专利主要是针对电池回收工艺来展开，如CN106252773A提出了一种仅通过物理方法回收正极粉末的方法。CN106207302A提出了一种包括有机溶剂浸泡、搅拌，在通过通入二氧化碳直接提取金属锂盐的回收方法，此方法回收的锂盐纯度高、能耗较低。CN 107326181A提出了一种废旧锂离子电池剥离浸出一步完成的回收办法，此方法将电池粉碎后直接放入酸和还原剂的混合溶液中，一步浸出所有金属，方法简单，适合工业生产。此外还有中国电子集团公司第十八研究所、豪鹏科技有限公司、佛山市邦普循环科技有限公司等科研院所和企业都掌握着较多的电池回收专利。但是废旧电池制氢的专利未见报道，且电极材料制备产氢催化剂的专利也未见报道。

另外，现有技术中，在电池回收过程中会产生少量的氢气，因含量较少，未见有相关的收集装置，这就造成了一定的浪费，且当氢气量不断的积聚，会给电池回收区域埋下安全隐患，急需一种既适合废旧电池回收同时也可以收集氢气的装置。

发明内容

本发明的一种废旧电池回收过程中同时催化产氢的方法和装置，在正常的电池正极回收的过程中添加催化剂，制备氢气，将电池回收和产氢同时进行，深入挖掘了废旧电池的回收潜力。同时，将负极石墨再制造成催化剂，用废旧材料本身作为催化剂载体，方法更加环保。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：

一种废旧电池回收过程中同时催化产氢的方法，主要包括以下步骤：

(1)提取石墨：将负极片破碎置入反应器内的粗滤网上，添加热水，液位高于粗滤网，得到石墨浆液；

(2)催化剂制备：通过过量体积浸渍法，将负极脱落的石墨制备成Ni/C催化剂；

(3)催化制氢：将Ni/C催化剂和正极片放置于反应器内的粗滤网上，加入高浓度溶解液进行溶解制氢，并得到浆液，溶解液的液位高粗于滤网；

(4)剩余物质回收：步骤(3)中反应器内粗滤网上的催化剂可重复利用，反应器内的浆液为含铝溶液、催化剂和正极材料的混合物，可进行下一步电池回收工艺。