[发明专利]一种废锂/氟化碳电池中正极材料的回收改性方法

说明书

本发明公开了一种废锂/氟化碳电池中正极材料的回收改性方法。所述的正极材料包含氟化石墨、氟化碳纳米管、氟化石墨烯、氟化硬碳中的一种，该方法包括如下步骤：步骤1：拆解放电后的锂/氟化碳电池，取得废氟化碳正极，然后用第一溶剂清洗所述的废氟化碳正极表面，以除去电极片表面残余的电解液；步骤2：将废氟化碳正极投入第二溶剂中并辅以超声剥离，使废氟化碳更容易脱离集流体并加以收集。本发明提供了一种废锂/氟化碳电池正极材料回收制备碳材料的方法及该材料的改性方法，避免废氟化碳电极所带来的环境污染，有效提升氟化碳材料的二次利用价值。

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，具体涉及一种废锂/氟化碳原电池中正极材料回收方法及改性方法。

背景技术

在锂/氟化碳电池中，氟化碳为正极、金属锂为负极。氟化碳正极材料具有高比容量、电化学稳定、放电平台平稳等优异的特性而被广泛的应用于锂一次电池。近年来，氟化碳正极材料在室温钠二次电池(W.Liu，H.Li，J.-Y.Xie，Z.-W.Fu，ACSAppl.Mater.Interfaces 2014，6，2209；W.Liu，Z.Shadike，Carbon， 93，2015，523；Y.Shao，H.Yue，Chem.Mater.2016，28，1026)、镁一次电池中(X. Miao，J.Yang，W.Pan，H.Yuan，Y.Nuli，S.-i.Hirano，Electrochim.Acta 2016)引起关注。但是作为一种一次电池，高昂的生产成本决定了其只能用于高价值的诸如航空航天等领域，同时在电池寿命终结后废旧电极也会带来严重的环境污染问题。因此，探究氟化碳作为一种二次电池使用以及寻找废旧氟化碳的二次利用成为当前研究的技术难题。作为二次电池使用时，由于目前实用性电解液电压窗口的限制，短时间内较难实现；而考虑回收废旧电极加以利用是较为可行的方案。目前，废旧电池的回收处理主要集中在锂离子二次的电池正极金属和负极铜材料的回收，回收方法复杂、成本高、回收目标单一且品质不高，且对一次电池诸如氟化碳电极材料的回收尚无深入研究。

发明内容

本发明的目的是解决废锂/氟化碳电池电极回收的问题。

为了弥补锂/氟化碳电池高昂的成本和废极片所带来的环境负担，提供了一种废锂/氟化碳电池正极材料回收方法及该材料的改性方法。该正极材料包含氟化石墨、氟化碳纳米管、氟化石墨烯、氟化硬碳中的一种，该方法包括如下步骤：

步骤1：拆解放电后锂/氟化碳原电池，取得废氟化碳正极，然后用第一溶剂清洗所述的废氟化碳正极表面，以除去电极片表面残余的电解液；

步骤2：将废氟化碳正极投入第二溶剂中并辅以超声剥离，使废氟化碳更容易脱离集流体并对废氟化碳加以收集。

较佳地，所述的第一溶剂为DME、PC、DEC、EMC、EC、二甲基甲酰胺、乙腈、碳酸二甲酯、四氢呋喃中的一种。

较佳地，所述的第二溶剂为NMP、水、乙醇中的一种。

较佳地，所述的步骤2中，对于所收集的废氟化碳正极材料，还需要依次用过量浓酸、去离子水、过量碱溶液、去离子水清洗，在酸洗和碱洗时都进行超声。

较佳地，所述的浓酸为浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸中的一种；碱溶液为氨水、氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液、氢氧化铁水溶液、氢氧化铝水溶液中的一种。

较佳地，所述的步骤2中，分别在废氟化碳正极投入第二溶剂、酸洗、碱洗时超声的时间均为0.5-5h。

之后可以对回收的碳材料进行改性，以提升回收的碳材料的电化学性能。

所述的改性方法可选为溶剂热改性，改性步骤为：将回收后的碳材料放入第三溶剂，分散后在100-250℃，转速为40-80r/min的条件下反应，保温时间为1～10h，对所回收的碳材料进行插层，以扩大层间距，提升电化学反应位点。