本發(fā)明涉及電子廢棄物的回收循環(huán)利用，尤其涉及一種廢舊鋅錳電池回收制備鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料方法。

背景技術(shù)：

1、鋅錳干電池具有成本低、容量大等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的消費(fèi)型一次電池。全球鋅錳電池的年消耗量約為140億支，且仍在增長(zhǎng)。廢舊鋅錳電池含有大量的錳和鋅以及其他重金屬元素，大量廢棄的鋅錳電池處理不當(dāng)會(huì)造成土壤、水和大氣污染。因此，開(kāi)發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)可行的回收并高價(jià)值利用技術(shù)非常重要，將廢舊鋅錳電池回收制備功能材料已經(jīng)逐漸成為研究熱點(diǎn)。

2、然而，廢舊鋅錳干電池中含有錳、鋅、鐵、銅等重金屬，傳統(tǒng)的回收方法過(guò)于復(fù)雜，存在回收成本高和附加值低的問(wèn)題，大部分都只針對(duì)廢舊電池中的特定金屬進(jìn)行回收，并且回收過(guò)程中還存在二次污染問(wèn)題，因而不利于在實(shí)際工程中推廣應(yīng)用。

3、廢舊鋅錳電池中含有較多的錳和鋅。通?；厥掌渲械腻i制備mnso4或mnco3；回收其中的鋅制備氯化鋅。雖然上述回收制備的產(chǎn)品在工業(yè)生產(chǎn)中需求量大，應(yīng)用范圍廣，但是這些產(chǎn)品均屬于工業(yè)生產(chǎn)中最基本的原料，產(chǎn)品的附加值低；并且回收過(guò)程中往往涉及復(fù)雜的分離提純過(guò)程，回收成本較高。這就直接影響了工業(yè)生產(chǎn)的效益，使回收鋅錳電池難以在工業(yè)生產(chǎn)中得到大規(guī)模的發(fā)展。所以，必須開(kāi)發(fā)出新的低成本回收工藝和高附加值回收產(chǎn)品，通過(guò)增加產(chǎn)品回收的創(chuàng)造價(jià)值，提高生產(chǎn)的技術(shù)含量，合成出高附加值的產(chǎn)物，從而達(dá)到降本增效的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有回收鋅錳電池技術(shù)分離工藝復(fù)雜、能耗大、成本高和回收產(chǎn)品附加值低的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種廢舊鋅錳電池回收制備鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料，鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料通式為na nmn1- x- yzn xfe yo2，0.3< n≤1.0、0.01< x≤0.5、0.01<y≤0.5。

3、一種如上述的鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料的制備方法，方法包括如下步驟：

4、s1、回收廢舊鋅錳電池并破碎，制備第一電池粉，制備第一電池粉；

5、s2、對(duì)第一電池粉進(jìn)行水洗、過(guò)濾，分別得到第一溶液和第二電池粉；

6、s3、第二電池粉經(jīng)干燥、分選除雜，得第三電池粉；

7、s4、向第三電池粉的水溶液中加入強(qiáng)酸溶液和助溶劑，再按照通式na nmn1- x- yzn xfe yo2中的化學(xué)計(jì)量比加入金屬鋅粉、鐵粉或錳粉調(diào)節(jié)第三電池粉中的錳鋅鐵金屬比，攪拌反應(yīng)完全，經(jīng)過(guò)濾得到濾渣和第二溶液；

8、s5、以第一溶液為堿液和絡(luò)合劑，第二溶液為金屬液進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，經(jīng)過(guò)濾、水洗、干燥得錳鋅鐵氫氧化物；

9、s6、將錳鋅鐵氫氧化物與鈉鹽混合，經(jīng)高溫煅燒合成鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料。

10、優(yōu)選地，步驟s2中，水洗條件為：去離子水、水溫20-100℃、使用水量為第一電池粉質(zhì)量的0.1-10倍。

11、優(yōu)選地，步驟s3中，干燥溫度為80℃，分選為：風(fēng)選和篩分，其中篩分使用篩網(wǎng)孔徑為10-300目振動(dòng)篩分。

12、優(yōu)選地，步驟s4中，助溶劑包括亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、過(guò)氧化氫溶液、水合肼、抗壞血酸中的一種或幾種組合。

13、優(yōu)選地，步驟s6中，鈉鹽包括氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硝酸鈉、草酸鈉中的一種或幾種組合。

14、優(yōu)選地，步驟s6中，錳鋅鐵氫氧化物與鈉鹽的摩爾比為：(mn+zn+fe):na=?1.0:(0.3-1.05)。

15、優(yōu)選地，步驟s6中，高溫煅燒條件為：在空氣或氧氣條件下，溫度200-500℃煅燒1-24小時(shí)，溫度600-1000℃煅燒1-48小時(shí)。

16、本發(fā)明一種廢舊鋅錳電池回收制備鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料方法，具有以下有益效果：

17、（1）采用溶液浸提法將廢舊鋅錳電池中固有的元素錳鋅鐵浸提出來(lái)后，利用置換法除雜，按鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料成份比例要求加入適當(dāng)?shù)牟牧希铣筛吒郊又碘c離子電池錳鋅鐵酸鈉正極材料；在解決廢舊鋅錳電池環(huán)境污染的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢舊鋅錳電池中所含主要物質(zhì)的高質(zhì)、高效利用；

18、（2）傳統(tǒng)廢舊鋅錳電池回收需逐步分離其中金屬元素，回收工藝流程長(zhǎng)、耗能高、成本高，得到的產(chǎn)品并沒(méi)有明確的利用手段，附加值低；本發(fā)明對(duì)廢舊鋅錳電池直接破碎后除雜，通過(guò)icp元素分析電池粉中的金屬元素含量及比例，避免回收過(guò)程中主要元素錳、鋅、鐵復(fù)雜分離程序，降低回收成本；

19、（3）本發(fā)明方法對(duì)廢舊鋅錳電池中主要成分的二氧化錳、金屬鋅、鐵皮、氫氧化鉀、氯化銨進(jìn)行合理利用，回收率高、二次污染物少。

20、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料，其特征在于：鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料通式為nanmn1-x-yznxfeyo2，0.3<n≤1.0、0.01<x≤0.5、0.01<y≤0.5。

2.一種如權(quán)利要求1所述的鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料的制備方法，其特征在于，方法包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，水洗條件為：去離子水、水溫20-100℃、使用水量為第一電池粉質(zhì)量的0.1-10倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟s3中，干燥溫度為80℃，分選為：風(fēng)選和篩分，其中篩分使用篩網(wǎng)孔徑為10-300目振動(dòng)篩分。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料的制備方法，其特征在于：步驟s4中，助溶劑為亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、過(guò)氧化氫溶液、水合肼、抗壞血酸中的一種或幾種組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料的制備方法，其特征在于：步驟s6中，鈉鹽為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硝酸鈉、草酸鈉中的一種或幾種組合。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料的制備方法，其特征在于，步驟s6中，錳鋅鐵氫氧化物與鈉鹽的摩爾比為：(mn+zn+fe):na=?1.0:?(0.3-1.05)。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料的制備方法，其特征在于：步驟s6中，高溫煅燒條件為：在空氣或氧氣條件下，溫度200-500℃煅燒1-24小時(shí)，溫度600-1000℃煅燒1-48小時(shí)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種廢舊鋅錳電池回收制備鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料方法，涉及電子廢棄物的回收循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域。鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料通式為Na<subgt;n</subgt;Mn<subgt;1?x?y</subgt;Zn<subgt;x</subgt;Fe<subgt;y</subgt;O<subgt;2</subgt;，0.3<n≤1.0、0.01<x≤0.5、0.01<y≤0.5。本發(fā)明一種廢舊鋅錳電池回收制備鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料方法，采用溶液浸取法將廢舊鋅錳電池的錳鋅鐵物質(zhì)浸取出來(lái)后，利用置換法除雜，按鈉離子電池錳鋅鐵基正極材料成份比例要求加入適當(dāng)?shù)牟牧蠌亩瞥赦c離子電池錳鋅鐵基正極材料產(chǎn)品，這種鈉離子正極材料電化學(xué)性能優(yōu)良，產(chǎn)品附加值高，并且避免了廢舊鋅錳電池再資源化過(guò)程中因分離錳鋅鐵導(dǎo)致的能耗高和分離純度低的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：孟軍霞,肖陳,許莉爽,李小康,胡文轉(zhuǎn),王俊茹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：贛南師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10