CN103915263A

CN103915263A - 一种超级电容器及其电极材料的回收方法

Info

Publication number: CN103915263A
Application number: CN201410150312.0A
Authority: CN
Inventors: 王要兵; 姚建年; 卜亚堃
Original assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Current assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2014-07-09

Abstract

本发明提供了一种超级电容器电极材料的回收方法，包括如下步骤：1）收集报废的超级电容器，获取其中的电极片；2）将步骤1）中获得的电极片进行粉碎或研磨；3）将步骤2）中粉碎或研磨后的物质过200-1000目的筛网，过筛后得到粉料，同时分离出铝片或铝箔；4）将步骤3）中得到的粉料与有机溶剂或有机溶剂和水的混合液混合，分离得到悬浊液和铝箔；5）将步骤4）中得到的悬浊液进行离心过滤，得到粉料，然后将该粉料在500-1000℃下进行碳化处理，得到回收的粉体材料。整个方法简单实用、工序少、操作起来方便快捷、所需工艺条件简单，回收成本低。

Description

一种超级电容器及其电极材料的回收方法

技术领域

本发明涉及能源材料技术领域，具体涉及到一种超级电容器电极材料的回收方法。

背景技术

随着信息技术、电子产品、车用能源等领域中新技术的迅速产生和发展，人们更加关注新型能源的开发和利用。超级电容器是近年来发展起来的一种能够大容量存储电能，并且具有大功率放电性能的电容器。是一种介于电容器与电池之间的新型储能器件。具有高功率密度、充放电能力强、长循环寿命、可低温工作、无污染等诸多显著优势，因而自上市以来备受关注。

超级电容器的结构中碳基超级电容器是目前市场上广泛使用的一类超级电容器，电极材料主要由碳材料构成。

但是，在动力汽车使用过程中，会产生大量的报废超级电容器。如果不对这些超级电容器进行回收，直接废弃，不仅会对环境造成一定的污染，造成了能源的浪费，而且大大增加了生产成本。因此，开发出一种回收效率高、回收成本低的技术具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作方便、控制容易的超级电容器电极材料的回收方法，其可以实现变废为宝、回收再利用，并且能够节约成本，保护环境，具有良好的经济价值和社会效益。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种超级电容器的电极材料的回收方法，包括如下步骤：

1）收集报废的超级电容器，获取其中的电极片；

2）将步骤1）中获得的电极片进行粉碎或研磨；

3）将步骤2）中粉碎或研磨后的物质过200-1000目的筛网，过筛后得到粉料，同时分离出铝箔；

4）将步骤3）中得到的粉料与有机溶剂或有机溶剂和水的混合溶液混合，分离得到悬浊液和铝箔；

5）将步骤4）中得到的悬浊液进行离心过滤，得到粉料，然后将该粉料在500-1000℃下进行碳化处理，得到回收的电极粉体材料。

根据本发明，步骤1）中所述的报废的超级电容器是碳基超级电容器，例如来自于动力汽车上的碳基超级电容器。优选的，所述超级电容器的电极材料为活性炭电极材料。

根据本发明，步骤2）中，先将所获得的电极片剪成小片后进行粉碎或研磨，优选所述电极片剪成20-100mm²的小片。所述研磨可以在研磨机中进行，所述粉碎可以在粉碎机中粉碎，例如碎粉成粒径小于5mm的粉料。优选的，进一步使用筛分机筛分粉料，筛分机的筛网目数优选为100～200目。

根据本发明，在步骤4）中，将粉料和有机溶剂或有机溶剂和水的混合溶液混合后浸泡一段时间，使得粉体得到充分溶解，浸泡时间例如为5h。所述浸泡优选为真空浸泡。所述有机溶剂优选为甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿等。

根据本发明，在步骤4）之前，先将步骤3）中得到的粉料进行处理，除去其中含有的导电碳和粘结剂杂质；所述处理方法例如：将所述粉料与无机碱混合，例如氢氧化钠或氢氧化钾等，再离心分离过滤。优选的，将上述离心分离过滤得到的粉料用去离子水洗涤，室温干燥。所述氢氧化钠或氢氧化钾的浓度优选为5-30wt%。

根据本发明，在步骤5）中，将粉料在500-1000℃下进行碳化处理，可以除去其中含有的聚偏氟乙烯（PVDF），所述碳化处理的方法为在恒温电阻炉中煅烧。将步骤（5）中处理后得到的粉体材料经去离子水洗涤、过滤后干燥，得到回收的电极粉体材料。

根据本发明，将步骤5）得到的电极粉体材料用筛分机过筛，所述筛分机的筛网目数优选为100～300目，得到电极粉体材料。进一步优选的，将上述未能过筛的电极粉体材料进行二次粉碎并过筛，进一步回收电极粉体材料。

本发明优选的技术方案如下：

一种超级电容器的电极材料的回收方法，包括如下步骤：

1、收集动力汽车报废的碳基超级电容器，对其进行机械拆解，获取其中的电极片；

2、将步骤1）中获得的电极片剪切成小片后将其放在研磨机的容器中进行研磨；

3、将步骤2）中研磨后的极片倒入200-400目的筛网中，分离出粉料和铝箔；

4、将步骤3）中得到的粉料与无机碱混合，再离心分离过滤，干燥；

5、将步骤4）获得的粉体与有机溶剂或有机溶剂与水的混合溶液混合，浸泡，分离得到悬浊液和铝箔；

6、将悬浊液进行离心过滤，然后在500-1000℃下进行碳化处理以除去PVDF，即可得到回收的电极粉体。

本发明具有的优点和积极效果是：

超级电容器电极材料的回收利用方法由于采用了全新的技术方案，与现有技术相比，本发明的回收方法能够有效的回收电极材料中的活性物质，所述回收的电极粉体材料与新制备的电极粉体材料基本上完全相同，可以直接用于新电极的制备。且预留下干净的铝箔材料供使用。节省了成本并保护了环境。

综上所述，本发明的一种超级电容器电极材料的回收方法，可以有效的获得纯度较高的电极材料和铝箔，可供二次使用。

附图说明

图1为本发明超级电容器电极材料的回收方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

实施例1采用本发明方法收集超级电容器电极材料

参照流程图1，取出超级电容器，按照如下步骤进行回收超级电容器中的电极材料。具体步骤如下：

（1）将废旧的超级电容器残余电量放完，对其进行机械拆解，取出电极片，外壳按照铝壳、钢壳和塑料等分类回收。剪切成20mm²大小的极片，放在研磨机的容器中进行研磨，直至研磨成粉末，将容器中研磨后的极片倒入200目的筛网中，下面放一个大容器，使粉料过筛后落入容器中，分离出铝箔；将10wt％的氢氧化钠加入到粉料中搅拌浸泡，得到的混合溶液离心分离过滤，再用去离子水多次洗涤，室温干燥。然后于室温环境下浸泡在丙酮溶剂中，搅拌30min，分离得到悬浊液和铝箔，再将获得的悬浊液进行离心过滤，得到粉体材料。

（2）将步骤（1）中分离得到的粉体材料于1000℃恒温电阻炉中煅烧5h，以除去溶剂PVDF。

（3）将步骤（2）得到的粉体材料经去离子水多次洗涤、过滤后，于120℃恒温干燥箱中烘干8h，得到纯净的电极材料。

实施例2采用本发明方法收集超级电容器电极材料

（1）将废旧的超级电容器残余电量放完，对其进行机械拆解，取出电极片，外壳按照铝壳、钢壳和塑料等分类回收。剪切成20mm²大小的极片，放在研磨机的容器中进行研磨，直至研磨成粉末，将容器中研磨后的极片倒入200目的筛网中，下面放一个大容器，使粉料过筛后落入容器中，分离出铝箔；将15wt％的氢氧化钾加入到粉体中搅拌浸泡，得到的混合溶液离心分离过滤，再用去离子水多次洗涤，室温干燥。然后于室温环境下浸泡在丙酮和水的混合溶液中，搅拌30min，分离得到悬浮液和铝箔，再将获得的悬浊液进行离心过滤，得到粉体材料。

（2）将步骤（1）中分离得到的粉体材料于800℃恒温电阻炉中煅烧5h，以除去溶剂PVDF。

实施例3采用本发明方法收集超级电容器电极材料

（1）将废旧的超级电容器残余电量放完，对其进行机械拆解，取出电极片，外壳按照铝壳、钢壳和塑料等分类回收。剪切成20mm²大小的极片，放在研磨机的容器中进行研磨，直至研磨成粉末，将容器中研磨后的极片倒入200目的筛网中，下面放一个大容器，使粉料过筛后落入容器中，分离出铝片或铝箔；将15wt％的氢氧化钠加入到粉体中搅拌浸泡，得到的混合溶液离心分离过滤，再用去离子水多次洗涤，室温干燥。然后于室温环境下浸泡在乙酸乙酯中，搅拌30min，分离得到悬浮液和铝箔，再将获得的悬浊液进行离心过滤，得到粉体材料。

（2）将步骤（1）中分离得到的粉体材料于600℃恒温电阻炉中煅烧5h，以除去溶剂PVDF。

应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种超级电容器的电极材料的回收方法，包括如下步骤：

1）收集报废的超级电容器，获取其中的电极片；

2）将步骤1）中获得的电极片进行粉碎或研磨；

2.根据权利要求1所述的超级电容器电极材料的回收方法，其特征在于：所述超级电容器是碳基超级电容器。

3.根据权利要求1或2所述的超级电容器电极材料的回收方法，其特征在于：在步骤2）中，将所获得的电极片剪成小片后进行粉碎或研磨。

4.根据权利要求1-3任一项所述的超级电容器电极材料的回收方法，其特征在于：在步骤4）中，将粉料和有机溶剂或有机溶剂和水的混合溶液混合后浸泡一段时间，所述浸泡优选为真空浸泡。

5.根据权利要求1-4任一项所述的超级电容器电极材料的回收方法，其特征在于：在步骤4）中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿等。

6.根据权利要求1-5任一项所述的超级电容器电极材料的回收方法，在步骤4）之前，先将步骤3）中得到的粉料进行处理，除去其中含有的导电碳和粘结剂杂质。

7.根据权利要求6所述的超级电容器电极材料的回收方法，其特征在于：所述处理方法为：将所述粉料与无机碱混合，例如氢氧化钠或氢氧化钾等，再离心分离过滤，所述氢氧化钠或氢氧化钾的浓度优选为5-30wt%。

8.根据权利要求1-7任一项所述的超级电容器电极材料的回收方法，其特征在于：所述步骤5）中碳化处理的方法为在恒温电阻炉中煅烧。

9.根据权利要求1-8任一项所述的超级电容器电极材料的回收方法，其特征在于：将步骤5）中处理后得到的电极粉体材料经去离子水洗涤、过滤后干燥。

10.根据权利要求1-9任一项所述的超级电容器电极材料的回收方法，其特征在于：将步骤5）中得到的电极粉体材料再用筛分机过筛，所述筛分机的筛网目数优选为100～300目；进一步优选的，对上述未能过筛的电极粉体材料进行二次粉碎并过筛，进一步回收电极粉体材料。