[发明专利]一种利用废旧电池制备水分解催化剂的方法

说明书

一种利用废旧电池制备水分解催化剂的方法，包括以下步骤：拆解废旧电池，从废旧电池中拆分出正极、负极和隔膜；将正极集流体上的正极活性材料分离出来，得到正极活性材料颗粒；将正极活性材料颗粒加入到强酸溶液中进行反应溶解，然后加入碱性溶液，使溶液呈中性，再向溶液中加入缓冲盐，制得催化剂前驱液；在含有催化剂前驱液的电解池中采用电沉积法制备催化剂。本发明方法利用废旧电池中的正极材料来制备水分解催化剂，工艺简单，回收周期短，而且成本低，得到的产品附加值高。

技术领域

本发明属于废旧锂电池回收再利用技术领域，尤其涉及一种利用废旧电池的正极材料制备水分解催化剂的方法。

背景技术

近年来，在国家政策的推动下，我国的新能源汽车得到了飞速的发展。2019年上半年我国新能源汽车的销量达到了61.7万辆，位居全球第一。新能源汽车的使用寿命大约为8年，目前已经有部分新能源汽车面临报废处理的问题。到2020年我国的新能源汽车将进入报废高峰期，届时报废量将超过20万辆。如果不能将其回收利用，不仅会对环境造成巨大的污染，同时也会造成大量的资源流失。

锂电池的回收是新能源汽车回收利用的重大课题，目前针对锂电池的回收再利用，比较常用的处理手段是用超声剥离法或者机械粉碎法将电池正、负极片的活性材料分离出来，然后将正极活性材料溶到酸性溶液中，再将溶液中和，然后将金属元素沉淀出来，最后通过高温烧结的方法，重新制备正极材料或者原材料。但采用以上工艺回收的材料所制备的正极材料或者原材料存在纯度无法保证、材料的结构不可控、材料制备周期长以及成本高等问题。如何能充分利用废旧电池，制备出附加值更高、制备成本更低、工艺更简单的产品是废旧锂离子电池回收的亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用废旧电池制备水分解催化剂的方法，通过回收废旧电池中的金属元素来制备具有高附加值的水分解催化剂。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种利用废旧电池制备水分解催化剂的方法，包括以下步骤：

拆解废旧电池，从废旧电池中拆分出正极、负极和隔膜；

将正极集流体上的正极活性材料分离出来，得到正极活性材料颗粒；

将正极活性材料颗粒加入到强酸溶液中进行反应溶解，然后加入碱性溶液，使溶液呈中性，再向溶液中加入缓冲盐，制得催化剂前驱液；

在含有催化剂前驱液的电解池中采用电沉积法制备催化剂。

进一步的，采用循环伏安法进行电沉积催化剂，以导电集流体作为工作电极、玻璃碳电极作为对电极、Ag/AgCl作为参比电极进行电沉积，将在导电集流体上沉积得到的薄膜冲洗、干燥后，得到水分解催化剂。

进一步的，所述导电集流体是金属单质集流体或金属化合物集流体或合金集流体或碳集流体或导电玻璃。

进一步的，电沉积的扫描电压范围为3.0～-2.0vs.NHE，扫描速度为1～1000mV/s，扫描次数1～1000周。

进一步的，拆解废旧电池时，先使废旧电池完全放电，再对废旧电池进行破壳，拆出正极、负极和隔膜。

进一步的，放电时，先将废旧电池放电至下限电压后，再用电阻丝短接电池的正负极，使电池完全放电。

进一步的，分离正极活性材料时，将拆分得到的正极进行破碎，将正极碎片分散到有机溶剂中，使正极活性材料从集流体上分离出来并分散在有机溶液中，然后进行筛分，得到集流体碎片、导电剂和正极活性材料颗粒。

进一步的，分散时在60～95℃温度下超声分散1～12个小时。

进一步的，分散用的有机溶剂是N，N-二甲基甲酰胺、酒精、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、醚类溶剂、脂类溶剂中的一种或者多种混合。