[发明专利]一种废医用口罩制备钠离子电池负极材料的方法

说明书

本发明涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种废医用口罩制备钠离子电池负极材料的方法。本发明提供了一种制备钠离子电池负极材料的方法，包括以下步骤：将废医用口罩熔喷布和磺化试剂混合，得到混合物；将所述混合物进行磺化处理，得到磺化产物；将所述磺化产物进行碳化，得到所述钠离子电池负极材料。与现有技术相比，本发明所述技术方案具有以下优势：操作简单不涉及高压条件，便于规模化回收；产碳率高达65％；得到的碳材料用作钠离子电池负极，表现出较好的电化学性能，实现了口罩的高值化回收；该方法为医疗废物的回收利用提供了更多的可能性。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种废医用口罩制备钠离子电池负极材料的方法。

背景技术

目前，一次性医用口罩成了人们的生活必备品，大量口罩的废弃带来了环境问题，同时，一旦被不法分子回收再出售，会对公众健康造成极大威胁。一次性医用口罩主要由防水层、过滤层、耳带和鼻梁条组成，其中防水层、过滤层均以聚丙烯超细纤维为核心材料，占比90％以上。如果能将聚丙烯转化成碳材料，并应用于储能领域，这无疑是一次性医用口罩高值化回收利用的有效途径。上述方法如果能实现产业化，不但能解决目前面临的口罩回收问题，从长远来说对医疗行业的废手术衣、废防护服、废消毒包布和一次性卫生用布的回收都具有指导意义。

锂离子电池是目前唯一商业化应用的二次电池，因具有体积小、质量轻、能量密度高和使用寿命长等优点，被广泛应用于电子产品、电动汽车等领域。但由于锂源的短缺以及在全球范围内的分布不均，导致锂离子电池的进一步研究和应用受到限制。钠离子电池被认为有望代替锂离子电池，尤其是在能量密度要求不高的大规模储能领域，比如新能源储能。钠离子在地壳中储量丰富、成本低廉，并且与锂离子有类似的核外电子排布和电化学性能。钠离子化学电位(-2.71V)与锂离子(-3.04V)相差300mV，离子半径比锂离子大，传统石墨负极由于层间距小不利于钠离子的嵌入脱出。因此寻找成本低廉、适合储钠的负极材料是钠离子电池大规模应用的前提。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种废医用口罩制备钠离子电池负极材料的方法，所述方法不仅解决了废医用口罩随意丢弃带来的环境问题，还能够制备得到适合储钠的负极材料。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种制备钠离子电池负极材料的方法，包括以下步骤：

将废医用口罩熔喷布和磺化试剂混合，得到混合物；

将所述混合物进行磺化处理，得到磺化产物；

将所述磺化产物进行碳化，得到所述钠离子电池负极材料。

优选的，所述废医用口罩熔喷布替换为其他含聚丙烯的熔喷布制品；

所述其他含聚丙烯的熔喷布制品包括废手术衣、废防护服、废消毒包布或废一次性卫生用布。

优选的，所述磺化试剂包括浓硫酸、发烟硫酸、硫酰氯或氯磺酸；

所述废医用口罩熔喷布的质量与所述磺化试剂的体积比为1g：(10～80)mL。

优选的，所述磺化处理的温度为120～220℃，时间为2～24h。

优选的，升温至所述磺化处理的温度的升温速率为0.1～10℃/min。

优选的，所述磺化处理在搅拌的条件下进行；

所述搅拌的转速为80～400r/min。

优选的，所述碳化在惰性气氛中进行；

所述惰性气氛的气体为氮气、氦气或氩气。

优选的，所述碳化的温度为900～1400℃，时间为0.5～4h。