[发明专利]一种废旧锂离子电池为原料制备碳基锂离子筛的方法

权利要求书

1.一种废旧锂离子电池为原料制备碳基锂离子筛的方法，其特征是以废旧三元锂离子电池负极材料作为锂源，废旧三元锂离子电池正极材料作为锰源，通过电解氧化将二氧化锰镀覆在含锂盐的负极碳材料上，进一步后处理得到碳基锰系锂离子筛，制备过程包括以下步骤：

（1）将废旧三元锂离子电池钴镍锰酸锂材料粉末装填在涤纶滤袋包覆的阴极钛蓝中，将阴极钛蓝和涤纶滤袋放入电解槽中；将废旧三元锂离子电池中分离的含锂碳材料粉末装填在涤纶滤袋包覆的阳极钛蓝中，将阳极钛蓝和涤纶滤袋放入电解槽中；加入0.2-0.5mol/L的硫酸作为电解液，电解液温度90-100℃，通入直流电流开始电解，控制阳极电流密度40-80A/m²；

（2）钛蓝阴极中高价态的钴镍锰酸锂粉末在硫酸电解液中电解还原生成低价态的硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰和硫酸锂，并溶解在硫酸电解液中，而电解液中的硫酸锰在钛蓝阳极中的含锂碳材料表面电解氧化生成二氧化锰，并不断镀覆在碳材料表面上，当含锂碳材料中的Li/Mn摩尔比达到0.85-1.1时停止电解；

（3）用去离子水冲洗钛蓝阳极中镀覆了二氧化锰的含锂碳材料，用陶瓷坩埚盛放在烘箱中，在110-120℃下烘干，然后转入600-800℃高温炉中焙烧1-2h，锂盐和二氧化锰进行热化学反应形成碳基锰系锂离子筛前驱体；在此过程中部分碳材料氧化分解，碳材料表面镀覆的二氧化锰阻滞了碳材料内部氧化锂的高温升华损耗，使其完全转化为锂锰氧化物，提高了锂盐有效利用率；

（4）将焙烧后的碳基锰系锂离子筛前驱体装填在涤纶滤袋包覆的阳极钛蓝中，将阳极钛蓝和涤纶滤袋放入电解槽中；将废旧三元锂离子电池钴镍锰酸锂材料粉末装填在涤纶滤袋包覆的阴极钛蓝中，将阴极钛蓝和涤纶滤袋放入电解槽中；加入0.2-0.5mol/L硫酸作为电解液，电解液温度90-100℃，通入直流电流开始电解，控制阳极电流密度40-80A/m²；使锰系锂离子筛中不稳定的三价锰全部转化为四价锰，以免三价锰在稀酸溶液中发生岐化反应溶损；同时硫酸电解液使碳基锰系锂离子筛前驱体中的锂离子脱附；

（5）将经过电解氧化和脱锂后的碳基锰系锂离子筛前驱体从阳极钛蓝中移出，用去离子水清洗，在100-110℃下干燥，得到化学组成为MnO₂﹒0.5H₂O﹒x C的碳基锰系锂离子筛，其中，x=5-20；

（6）将碳基锰系锂离子筛浸入0.5g/L的氯化锂水溶液中，测得其锂吸附容量为15-30mg/g，吸脱附循环10次后锂离子筛的溶损率为0.4%-0.8% 。