[发明专利]一种利用废旧锂电池热处理产物催化生物质热解的方法

说明书

本发明公开了一种利用废旧锂电池热处理产物催化生物质热解的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一，对废旧锂电池进行预处理，得到废旧锂电池的阴阳极电极材料；步骤二，对阴阳极电极材料进行热解，得到电极材料热处理产物；步骤三，将生物质与电极材料热处理产物按一定比例混合，再将混合物在惰性气氛下进行快速热解，冷却后收集热解产生的生物油、焦炭和气体产物，获得高品质的生物油和气体产物；本发明直接将废旧锂电池热处理产物作为生物质热解的催化剂,在回收处理废旧锂电池的同时提高了生物质油的产出率可广泛应用于能源、环保等领域。

技术领域

本发明涉及生物质能利用和废旧锂电池回收产业领域，具体涉及一种利用废旧锂电池热处理产物催化生物质热解的方法。

背景技术

由于化石能源的过度开采利用，导致了能源危机以及大量的环境污染问题。研究者们开始寻找化石能源的替代品以满足日益增大的燃料和化学品需求。生物质能以其循环可再生、环境友好、储量大等特性受到了世界各国的普遍重视。生物质是最重要的可再生能源资源之一，仅次于煤、石油、天然气的三大传统化石能源，其占世界能源消耗总量的10-15％。而且，生物质是零二氧化碳排放的原料。因此，生物质的开发和利用能有效缓解化石能源短缺和环境污染造成的巨大压力。生物质热解是一种广受关注的生物质热化学转化技术。它是在隔绝空气或惰性气氛、常压、中等温度条件(450-600℃)和短停留时间下将生物质加热转化为液态生物油，固体焦炭以及气态可燃合成气。产生的生物油可利用组分多，可做液体燃料，或者用于生产高品质化学品。但是，生物质直接热解制备的生物油水含量高，氧含量高(30-40％)，热值低、呈酸性(具有腐蚀性)且粘度大，限制了生物油的实际应用。并且气体产物中高值组分如H₂有待进一步提高。

为解决生物质热解生物油和气体产物品质低的问题，研究者们常通过在生物质热解过程中加入催化剂的方法进行催化热解。催化剂的加入，使生物油发生脱羧基、脱羰基、脱水聚合等一系列复杂的化学反应从而达到生物油提质以及H₂产量提高的效果。国内外学者在生物质催化热解方面开展了大量的工作。目前研究较多的催化剂可以分为沸石分子筛类以及金属类催化剂，二者在生物油的脱氧提质以及产物的定向选择等方面表现出了一定的催化提质效果，但分子筛类催化剂在热解过程中极易失活且再生困难，价格也较为昂贵；金属类催化剂相较其他催化剂价格昂贵，所以现阶段迫切需要开发用于生物质催化热解的高效廉价催化剂。

近些年新能源汽车、电子元器件和5G通讯产业的蓬勃发展，使得锂离子电池得到了大量使用。但是锂离子电池自身循环寿命较短，每年将产生大量的废旧锂离子电池。到2019年，中国有多达50万吨的废旧锂电池亟待处理处置。废旧锂离子电池富含Ni、Co、Mn和Fe等元素，其热处理产物可能会对生物质热解存在显著的催化作用。因而本专利采用废旧锂电池热处理产物来催化生物质热解过程，既能实现提升生物质热解生物油和气体产物的品质，又能实现废旧锂电池的无害化处理和资源化利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用废旧锂电池热处理产物催化生物质热解的方法，既能实现提升生物质热解生物油和气体产物的品质，又能实现废旧锂电池的无害化处理和资源化利用。

本发明的技术方案是，一种利用废旧锂电池热处理产物催化生物质热解的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一，对废旧锂电池进行预处理，得到废旧锂电池的阴阳极电极材料；

步骤二，对阴阳极电极材料进行热解，得到混合金属单质及氧化物；

步骤三，将生物质与混合金属单质及氧化物按一定比例混合，再将混合物惰性气氛下进行快速热解，冷却后收集热解产生的生物油、焦炭和包括H₂、CH₄、CO和CO₂为主的气体产物，获得高品质的生物油和气体产物。