[发明专利]采用废旧锂离子电池阴极回收材料制备空气电极的方法

说明书

本发明属于电化学储能空气电极制备相关技术领域，其公开了一种采用废旧锂离子电池阴极回收材料制备空气电极的方法，其包括以下步骤：(1)提供废旧锂离子电池，并将所述废旧锂离子电池的阴极拆解出来；(2)分解及回收所述阴极的阴极活性材料，并将得到的所述阴极活性材料进行热处理；(3)将热处理后的所述阴极活性材料与有机溶剂混合后经超声振荡及机械振荡处理以制成均匀的浆料；(4)提供电极基板，保持所述电极基板在预定温度下，通过气刷将所述浆料喷涂到所述电极基板上以制备成空气电极。

技术领域

本发明属于电化学储能空气电极制备相关技术领域，更具体地，涉及一种采用废旧锂离子电池阴极回收材料制备空气电极的方法。

背景技术

空气电极是金属空气电池和再生燃料电池技术的关键部件，具有高体积能量比、运行电压平稳、无毒、污染小、结构简单等优点，有较好的发展和应用前景。目前，空气电极主要由催化活性粉末材料(贵金属及其合金、过渡金属氧化物等)、导电碳粉末材料以及高分子粘合材料等混合后，涂布于疏水碳纸等气体扩散层上而制备。疏水的气体扩散层可以吸入或者呼出空气中的氧气，而空气电极在充电和放电时分别发生氧析出和氧还原反应，如在碱性条件下：

催化活性材料需要具有良好的氧还原和氧析出双功能催化活性，同时必须在析氧反应时有较好的耐腐蚀性质，因此，催化活性材料常常采用价格昂贵的铂、铱等贵金属，造成了空气电极的制造成本一直居高不下，限制了空气电极的大规模商业应用，寻求高性价比的催化剂一直是空气电极研究的热点之一。镍、钴等金属氧化物粉末掺杂后在碱性条件下可以表现出和贵金属催化剂相当的催化活性，相对成本更低，是理想的贵金属替代材料。然而，镍和钴等金属的储量并不大，且其纳米文墨催化剂合成工艺复杂，扩大其原料来源和简化制备工艺仍然是目前采用镍钴等金属氧化物的空气电极需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种采用废旧锂离子电池阴极回收材料制备空气电极的方法，其基于空气电极的催化活性材料的特点，提出了采用废旧锂离子电池的阴极来制备空气电极的方法。本发明提供的采用废旧锂离子电池阴极回收材料制备空气电极的方法由于采用廉价的废旧锂离子电池为原料来制备空气电极，降低了空气电极的制作成本，且制备工艺简单，无污染；同时，也为废旧锂离子电池的固废污染及回收过程中的二次污染等问题提供了解决方案。

为实现上述目的，本发明提供了一种采用废旧锂离子电池阴极回收材料制备空气电极的方法，其包括以下步骤：

(1)提供废旧锂离子电池，并将所述废旧锂离子电池的阴极拆解出来；

(2)分解及回收所述阴极的阴极活性材料，并将得到的所述阴极活性材料进行热处理，所述阴极活性材料包括镍、钴、锰金属氧化物；

(3)将热处理后的所述阴极活性材料与有机溶剂混合后经超声振荡及机械振荡处理以制成均匀的浆料；

(4)提供电极基板，保持所述电极基板在预定温度下，通过气刷将所述浆料喷涂到所述电极基板上以制备成空气电极。

进一步的，所述阴极活性材料的热处理温度为600℃～900℃，热处理时间为3～6小时。

进一步的，所述阴极通过强碱溶解铝箔或者有机溶剂溶解粘合剂来得到所述阴极活性材料。

进一步的，超声振荡处理的时间为10分钟，机械振荡处理的时间为12小时；所述超声振荡处理先于所述机械振荡处理进行。

进一步的，所述预定温度为80℃～110℃。

进一步的，所述电极基板为多孔的气体扩散层。

进一步的，所述电极基板为碳纸。

进一步的，将热处理后的所述阴极活性材料与有机溶剂混合后经超声振荡及机械振荡处理以制成均匀的浆料的过程包括以下步骤：