[发明专利]一种基于梯次动力电池的可再生锌电解方法及轻重质氧化锌制备方法

说明书

一种基于梯次动力电池的可再生锌电解方法及轻重质氧化锌制备方法，属于储能领域。所述轻重质氧化锌制备方法为：利用焙烧灰和次氧化锌为原料通过加入盐酸和硫酸反应得到氯化锌和硫酸锌悬浮液；对悬浮液进行物理固液分离；除重金属离子得到氯化锌和硫酸锌清液；通过加入不同量的碳酸钠溶液得到碳酸锌和氢氧化锌；将碳酸锌和氢氧化锌干燥煅烧得到重质和轻质氧化锌。本发明利用焙烧灰和次氧化锌为原料，具有较高的回收利用价值和经济效益，同时利用不同量的碳酸钠溶液可以制备重质和轻质氧化锌，具有较高的工艺价值。

技术领域

本发明属于储能领域，具体涉及一种基于梯次动力电池的可再生锌电解方法及轻重质氧化锌制备方法。

背景技术

储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备，对推动能源绿色转型、保障能源安全具有重要意义。大力发展储能技术可实现不稳定新能源的高效与灵活应用。首先，风能、太阳能和海洋能等可再生能源，受季节、气象和地域条件的影响，具有不明显的不连续、不稳定性，而大规模的储能技术可以将不稳定的可再生能源拼接起来，转化为可靠稳定的能源供应。其次，储能技术也是智能电网建设的坚强后盾，它不仅可以提高智能电网对可再生能源发电兼容量，同时也可以实现智能电网能量双向互动。最后，新能源并入电网后，储能在功率上能够实现实时的平衡，能提升能源的消纳能力，削峰填谷，为能源安全再套上一层保护壳。

通过合理调控储能技术，可大大降低工业生产成本。在使用储能电池时，用“谷电”对储能系统充电，在高峰期应用于生产、运营，电能的利用效率高，不仅可以减轻电网负担，还可以降低运营成本。储能系统还是未来办公楼宇和家庭必备技术，在办公楼内，它可以削峰填谷，储存好晚上便宜的谷电，在白天高峰期间供电，大大降低电力成本。尤其是在现在电力市场化趋势越来越明显的情况下，储能电站的建设更有优势。

截止2020年，我国动力电池年累计退役量达到20万吨，2025年累计退役量将达到78万吨。然而，磷酸铁锂电池回收工艺仍然会残留重金属离子，以钴离子为例，火法回收工艺应用于磷酸铁锂电池中的钴离子回收率仅为85%，剩余的部分一般被填埋，残余的重金属离子会污染土壤、水源等，且造成资源浪费。根据研究表明，汽车的动力电池退役后，仍具有75%~85%的容量，其余性能参数如额定电压、额定电流等仍然保持良好，尚可用于一些工况比较温和的储能场景中，如分布式储能系统等。动力电池电量衰减至80％之后就无法满足为新能源汽车提供动力，而不得不面临淘汰。如果在电池尚存80％电量和几千次循环寿命的情况下就直接报废回收，会造成巨大的资源浪费，于是如何发挥出退役动力电池的价值成为聚焦问题，也被企业视作降本增效的有力举措，并发展为一些企业以提升收益的新兴业务。根据研究结果表明，电动汽车退役锂离子动力电池可利用率达到60%，梯次利用价值巨大。退役动力电池的梯次利用回收包括以下步骤：1）电池回收；2）电池组拆解获得电池单体；3）筛选出可使用的电池单体；4）电池单体配对重组成电池组；5）系统集成与运行维护。

单质锌可作为富锌涂料和其他防腐、环保等高性能涂料的关键原料，目前已被广泛应用于大型钢铁构件、船舶、集装箱、航空、汽车等行业，普通锌粉则广泛应用于冶金、化工、制药、染料、电池等行业，作颜料，遮盖力极强，具有很好的防锈及耐大气侵蚀的作用。常用以制造防锈漆、强还原剂、电池等。电解锌由于效率快、纯度高与稳定性好在产业应用中占有一席之地，但是当今社会电能供需紧张，高能耗的电解成本会受到电价波动的严重冲击。

目前氧化锌的生产一般用含锌量较高的矿进行焙烧，以焙烧后的锌焙砂为原料，因为其高的含锌率，浸提较为容易。然而随着矿源的长年开采，矿源的品位也逐渐降低，人们已经注意用其他的方法制备氧化锌，如对氧化锌矿的浸提，但其成分复杂且含锌量较低（Zn30%以下），选矿成本高、浸提比较困难，综合回收利用价值不大。同时重质氧化锌因其比重大，流动性好，其生产的釉面极少出现裂纹，所以是一种重要的陶瓷化工熔剂原料，但目前很少有工艺能同时产出轻质和重质氧化锌。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前退役动力电池利用不充分、电解锌及轻重质氧化锌制备成本高等问题，提供一种基于梯次动力电池的可再生锌电解方法及轻重质氧化锌制备方法。