[发明专利]一种利用废旧锌锰电池制备超级电容器电极材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用废旧锌锰电池制备超级电容器电极材料的方法，所述超级电容器电极材料包括Zn‑Mn共混氧化物纳米电极材料和复合纳米电极材料，该方法先从废旧锌锰电池中分别回收Zn、Mn元素，得到Mn(NO₃)₂溶液和ZnCl₂溶液；然后用Mn(NO₃)₂溶液和ZnCl₂溶液分别制备Zn‑Mn共混氧化物纳米电极材料和复合纳米电极材料。本发明不仅可以解决废旧电池带来的环保问题，同时能够实现废旧资源的回收再利用。从环境保护和能源开发的双重角度实现废旧资源的重新再利用。

技术领域

本发明涉及废旧电池回收利用技术领域，具体说是一种利用废旧锌锰电池制备超级电容器电极材料的方法。

背景技术

进入21世纪以来，电子行业的不断发展使得电池逐渐成为人们生活和生产中不可缺少的产品，其中仅欧盟每年就有80万吨汽车电池、19万吨工业电池和16万吨便携式电池投放市场中，废旧电池的产生量也是逐年增加，而废旧电池的平均回收率仅为13.6%。在消耗的便携式电池中，锌锰电池（包括酸性和碱性）占90.8%，由于这些废旧电池不可再充电，会在快速的消耗尽电量后被丢弃，产生大量的固体废弃物，包括Zn、Mn和其它重金属等，对人类赖以生存的环境造成严重的污染。目前，我国已成为世界上最大的电池生产国与消费国，同时也是最大的废旧电池生产国。对这些废旧便携式电池的处理一般是当成生活垃圾被填埋和焚烧，废旧电池进入土壤中不仅对生态环境和人类健康造成威胁，而且造成了大量的资源和能源浪费。因此，采用简便的方式重复利用和回收废旧电池至关重要。目前，人们已经开发出过程简单、成本较低的高效益回收利用方法，这些新方法不仅对环境具有积极的影响，而且还能制备出先进的功能材料。比如，Tu等人采用Zn-Mn废旧电池回收制备高效纳米吸附剂用于去除有毒金属；Hu等人制备出Zn-Mn铁氧体；Qu等人制备出高效ZnMnO光催化剂用于双酚A的降解；Chen等制备出LiMn₂O₄ 用于锂电正极材料。除此之外，通过回收Zn-Mn废旧电池，还可以用作制备超级电容器的电极材料：Ali等⁵通过结合浸出和电解沉积技术得到的纳米花状二氧化锰，制备超级电容器，表现出良好的循环稳定性，在10mV/s的扫速下，电容量可达294 F/g；Deng等通过废旧电池粉和氧化石墨烯或还原氧化石墨烯进行物理混合，制备的二氧化锰/石墨烯纳米电极材料用于超级电容器表现出高比电容。由以上可知，由废旧电池回收得到的Zn、Mn可做为超级电容器电极材料的原材料。

此外，由可持续的生物质原料制备的活性炭材料因其原材料丰富、制备简单、成本低廉和工作温度范围宽的等优点受到研究者们的关注。稻秆、麦秸秆、玉米秆、花生壳等作为农业副产物，资源丰富，具有可再生性及洁净性。这些生物材料除了少部分被用作饲料或肥料，大部分当作燃料或者废弃物扔掉，利用率很低，不仅造成自然资源的极大浪费，还会造成环境污染。这些农作物副产品经过高温煅烧、碳化等一系列过程，可产生一类新型环境功能生物炭，且表面具有丰富的官能团，以及孔径结构。主要包括羧基、酚羟基、羰基、内酯、吡喃酮、酸酐等，可充分利用生物炭的表面官能团以及孔径结构，以期制备得到优良的超级电容器电极材料，实现废旧电池和农作物副产品的双重回收再利用。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种利用废旧锌锰电池制备超级电容器电极材料的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用废旧锌锰电池制备超级电容器电极材料的方法，所述超级电容器电极材料包括Zn-Mn共混氧化物纳米电极材料和复合纳米电极材料，具体包括如下步骤：

步骤1，从废旧锌锰电池中分别回收Zn、Mn元素，得到Mn(NO₃)₂溶液和ZnCl₂溶液；