FR3138848A1 - Procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion et son application - Google Patents

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Genghao Liu
Dingshan RUAN
Yongguang Li
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Abstract

La présente invention concerne un procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion et une application de ce procédé. Le procédé de recyclage comprend les étapes suivantes : (1) démontage d’une batterie au pigment de Prusse-sodium-ion mise hors service et/ou éliminée, séparation d’une pièce polaire de cathode au pigment de Prusse, lavage à l’eau de la pièce polaire de cathode au pigment de Prusse obtenue, et filtration pour obtenir une feuille support de cathode et un liquide mélangé, et (2) mélange du liquide mélangé obtenu dans l’étape (1) à un liquide alcalin, et filtration pour obtenir une solution de ferrocyanure et un précipité d’un métal de transition. Selon l’invention, l’organigramme du procédé de recyclage est ingénieux, son fonctionnement est simple, les matières premières sont économiques, et le solvant utilisé est une solution alcaline, qui est respectueuse de l’environnement et non polluante, et de plus, le produit obtenu est facile à purifier et à séparer, et une production industrielle à grande échelle peut être réalisée. (Publication avec la Figure 1)

Description

Procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion et son application
La présente invention appartient au domaine des technologies de recyclage des batteries sodium-ion et concerne un procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion et une application de ce procédé.
 État de la technique
Au cours des dernières années, en raison du rapide développement de la batterie lithium-ion dans l’industrie des nouvelles énergies, et du fait des larges applications des batteries lithium-ion dans les véhicules électriques, les dispositifs électroniques portables et les produits intelligents de première nécessité, les ressources de lithium, qui étaient rares, le deviennent encore plus. Entretemps, la pénurie et l’augmentation du prix des ressources de lithium ont sérieusement empêché leur développement social. Cependant, l’élément Na du même groupe principal est abondant et largement distribué dans la croûte terrestre, et l’élément Na et les ressources de lithium présentent des propriétés physiques et chimiques analogues. En conséquence, on s’attend à ce qu’une batterie sodium-ion remplace la batterie lithium-ion, pour devenir à l’avenir un dispositif de stockage d’énergie.
Le matériau dérivé du pigment de Prusse est actuellement l’un des matériaux de cathode les plus prometteurs de la batterie sodium-ion. Le matériau dérivé du pigment de Prusse présente les caractéristiques d’une nanostructure ouverte, d’une lacune importante et d’un grand canal ionique, d’une aire spécifique élevée, d’une fonctionnalisation pouvant être régulée, etc., ce qui est avantageux pour l’intercalation et l’élimination rapides des ions sodium, et il a été largement favorisé et étudié pour les scientifiques et les chercheurs. Cependant, en raison de la caractéristique de la structure du matériau dérivé du pigment de Prusse, le matériau dérivé du pigment de Prusse présente des défauts conduisant à des difficultés de production. Le premier défaut est que la structure du pigment de Prusse contient un grand nombre d’ions ferrocyanure et d’ions cyanure, avec pour conséquence une faible toxicité du matériau, et un grand nombre de déchets de matériaux de cathode au pigment de Prusse-sodium vont avoir un impact important sur la pollution de l’environnement et les activités humaines. Le deuxième défaut réside dans l’existence de normes élevées et de strictes exigences, en Chine, portant sur le traitement et l’évacuation des substances contenant des cyanures, ce qui conduit à certaines difficultés de production et de production en grande série, ce qui est devenu un problème épineux pour ce qui est d’utiliser une substance pigment de Prusse et un dérivé de cette dernière dans le matériau de cathode.
Pour résoudre le problème ci-dessus, nous ne pouvons que recycler les matériaux de cathode au dérivé du pigment de Prusse-sodium mis hors service ou éliminés.
CN114229875A divulgue un procédé de recyclage complet d’un déchet de batterie sodium-ion, qui comprend le mélange et le broyage de la poudre noire de batterie et d’un agent de pré-lixiviation, l’addition d’un réducteur et d’ammoniaque pour lixiviation, la mise en œuvre d’une séparation solide-liquide pour obtenir un lixiviat et un solide, l’addition d’un acide au solide pour dissolution, la mise en œuvre d’une séparation solide-liquide pour obtenir un résidu carboné et un filtrat, l’addition d’une base au filtrat pour ajuster le pH, une séparation pour obtenir de l’hydroxyde d’aluminium, l’addition continue d’une base au filtrat pour ajuster le pH, une séparation pour obtenir de l’hydroxyde de manganèse, l’addition d’un premier oxydant, d’un chélatant et d’une base au lixiviat, la mise en œuvre d’une distillation de l’ammoniaque et la mise en œuvre d’une séparation solide-liquide pour obtenir une substance insoluble contenant du cobalt et une solution de chélate contenant du nickel.
La solution ci-dessus concerne une batterie classique sodium-ion, et il existe actuellement peu de recherches portant sur le recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium. En conséquence, il est urgent de développer un procédé de recyclage capable de résoudre les problèmes de pollution et de réutilisation des ressources d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium.
La présente invention vise à fournir un procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion et une application de ce procédé. Selon la présente invention, le schéma du procédé de recyclage est ingénieux, son fonctionnement est simple, les matières premières sont économiques, et le solvant utilisé est une solution alcaline, qui est respectueuse de l’environnement et non polluante, et de plus, le produit obtenu est facile à purifier et à séparer, et une production industrialisée à grande échelle peut être réalisée.
Pour atteindre l’objet de l’invention, la présente invention utilise la solution technique suivante.
Selon un premier aspect, la présente invention fournit un procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion, le procédé de recyclage comprenant les étapes suivantes :
(1) démontage d’une batterie au pigment de Prusse-sodium ion mise hors service et/ou éliminée, séparation d’une pièce polaire de cathode au pigment de Prusse, lavage à l’eau de la pièce polaire de la cathode au pigment de Prusse obtenue et filtration pour obtenir une feuille support de cathode et un liquide mélangé ;
(2) mélange du liquide mélangé obtenu dans l’étape (1) avec un liquide alcalin, et filtration pour obtenir une solution de ferrocyanure et un précipité d’un métal de transition.
Selon la présente invention, une ressource de matériau de cathode au pigment de Prusse de la batterie sodium-ion mise hors service et/ou éliminée est recyclée, par lavage et imbibition, avec une solution alcaline, d’un matériau pigment de Prusse dans la pièce polaire de la cathode, le matériau de la cathode au pigment de Prusse est dissous dans la solution alcaline, puis le ferrocyanure de sodium ou le ferrocyanure de potassium et le précipité d’un métal de transition correspondant sont préparés par un traitement ultérieur, ce qui va recycler la ressource du matériau de cathode sodium. Le procédé évite une perte de ressource du matériau de cathode au pigment de Prusse, et le procédé de recyclage est un procédé simple, ne pollue pas l’environnement et apporte des bénéfices économiques évidents.
De préférence, la batterie au pigment de Prusse-sodium ion de l’étape (1) comprend l’une quelconque ou une combinaison d’au moins deux d’une pile bouton, d’une batterie de type poche, d’une pile cylindrique ou d’une pile carrée.
De préférence, le matériau de cathode de la batterie au pigment de Prusse-sodium ion de l’étape (1) comprend l’un quelconque ou une combinaison d’au moins deux d’un dérivé du pigment de Prusse à base de manganèse, d’un dérivé du pigment de Prusse à base de fer, d’un dérivé du pigment de Prusse à base de nickel, d’un dérivé du pigment de Prusse à base de cobalt, d’un dérivé du pigment de Prusse à base de cuivre ou d’un dérivé du pigment de Prusse à base de zinc.
De préférence, le lavage à l’eau de l’étape (1) est mis en œuvre à une température de 25 °C à 90 °C, par exemple de 25 °C, 30 °C, 50 °C, 60 °C ou 90 °C.
De préférence, l’étape de lavage à l’eau de l’étape (1) dure de 2 heures à 120 heures, par exemple 2 heures, 10 heures, 20 heures, 60 heures ou 120 heures.
De préférence, un gaz inerte est introduit au cours du lavage à l’eau de l’étape (1).
De préférence, le liquide alcalin de l’étape (2) comprend une solution d’hydroxyde de sodium et/ou une solution d’hydroxyde de potassium.
De préférence, le rapport en moles d’un soluté dans le liquide alcalin de l’étape (2) au matériau de cathode au pigment de Prusse dans le liquide mélangé est de (2 à 4): 1, par exemple 2:1, 2,5:1, 3:1, 3,5:1 ou 4:1.
De préférence, le mélange de l’étape (2) est mis en œuvre à une température de 25 °C à 90 °C, par exemple de 25 °C, 30 °C, 50 °C, 60 °C ou 90 °C.
De préférence, le mélange de l’étape (2) dure de 2 heures à 120 heures, par exemple 2 heures, 10 heures, 20 heures, 60 heures ou 120 heures.
De préférence, un soluté de la solution de ferrocyanure de l’étape (2) comprend du ferrocyanure de sodium ou du ferrocyanure de potassium.
Selon un deuxième aspect, la présente invention fournit une application du procédé de recyclage du premier aspect, dans laquelle la solution de ferrocyanure préparée par le procédé de recyclage est utilisée pour synthétiser le matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium.
Par comparaison avec la technologie existante, la présente invention a les effets avantageux suivants :
(1) Selon la présente invention, le schéma du procédé de recyclage est ingénieux, son fonctionnement est simple, les matières premières sont économiques, et le solvant utilisé est une solution alcaline, qui est respectueuse de l’environnement et non polluante, et de plus, le produit obtenu est facile à purifier et à séparer, et une production industrielle à grande échelle peut être réalisée.
(2) Selon la présente invention, le recyclage du matériau de cathode au pigment de Prusse réduit l’évacuation d’eaux usées contenant des cyanures, réduit les coûts industriels et évite une pollution de l’environnement.
Brève description des figures
La est un organigramme du procédé de recyclage du matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion du mode de réalisation 1.
La est une image au MEB d’un matériau blanc de Prusse préparé par le procédé de recyclage du mode de réalisation 1.
La est une image au MEB de Mn3O4préparé par le procédé de recyclage du mode de réalisation 1.
La est une image au MEB d’une substance filtrée préparée par le procédé de recyclage du mode de réalisation 7.
La est une image XRD du matériau blanc de Prusse préparé par le procédé de recyclage du mode de réalisation 1.
La est une image XRD du Mn3O4préparé par le procédé de recyclage du mode de réalisation 1.
 Description détaillée
La solution technique de la présente invention est décrite plus en détail ci-après par référence à des modes de réalisation spécifiques. L’homme du métier devrait comprendre que les modes de réalisation n’ont pour seul but que d’aider à la compréhension de la présente invention et ne doivent pas être considérés comme une limitation spécifique de la présente invention.
Mode de réalisation 1
Le mode de réalisation fournit un procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion, un organigramme du procédé de recyclage est présenté sur la , et le procédé de recyclage comprend les étapes suivantes :
(1) Un monomère de batterie au pigment de Prusse-sodium ion, après traitement complet de décharge, a été démonté, les pièces polaires de la cathode et de l’anode et un séparateur ont été respectivement sélectionnés, la pièce polaire de la cathode contenant un matériau de cathode au blanc de Prusse à base de manganèse (Na2MnFe(CN)6) a été dissoute dans de l’eau désionisée et lavée à l’eau, après que la pièce polaire de cathode eut été entièrement agitée et complètement dissoute, une feuille support métallique constituée d’une feuille d’aluminium a été filtrée et extraite, et il est resté une suspension quantitative de blanc de Prusse à base de manganèse. La feuille d’aluminium a été vendue pour recyclage à une usine de traitement de métaux.
(2) La suspension filtrée de blanc de Prusse à base de manganèse (Na2MnFe(CN)6) a été placée dans un réacteur spécifique, et additionnée d’hydroxyde de sodium quantitatif (NaOH), le rapport en moles du blanc de Prusse (Na2MnFe(CN)6) à l’hydroxyde de sodium étant de 1:3. Puis le mélange a été vigoureusement agité, chauffé à 50 °C et complètement mélangé pour réagir pendant 24 heures, un gaz protecteur azote a été introduit dans le processus dans son ensemble, la solution après réaction a été filtrée pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) et un résidu de filtration d’un précipité d’hydroxyde de manganèse (Mn(OH)2), et le résidu de filtration a été éliminé pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium.
La solution obtenue de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) a pu être utilisée en continu pour synthétiser le matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium. Le précipité recyclé d’hydroxyde de manganèse (Mn(OH)2) a été séché et déshydraté à l’air pour obtenir le tétroxyde de manganèse correspondant (Mn3O4), qui a pu être utilisé pour synthétiser un matériau de cathode ternaire, et a pu aussi être utilisé pour fournir une source de matière première pour la synthèse d’un matériau de cathode au pigment de Prusse.
La présente une image au MEB du matériau blanc de Prusse, et la présente une image XRD du matériau blanc de Prusse.
La présente une image au MEB du Mn3O4et la présente une image XRD du Mn3O4.
L’équation chimique du procédé de recyclage a été : Na2MnFe(CN)6+ 2NaOH + O2→Na4Fe(CN)6+ Mn3O4↓.
Mode de réalisation 2
Le mode de réalisation fournit un procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion, et le procédé de recyclage comprenait les étapes suivantes :
(1) un monomère de batterie au pigment de Prusse-sodium ion, après traitement complet de décharge, a été démonté, les pièces polaires de cathode et d’anode et un séparateur ont été respectivement sélectionnés, la pièce polaire de cathode contenant un matériau de cathode au blanc de Prusse à base de fer (Na2Fe[Fe(CN)6]) a été dissoute dans de l’eau désionisée et lavée à l’eau, après que la pièce polaire de cathode eut été entièrement agitée et complètement dissoute, une feuille support métallique constituée d’une feuille d’aluminium a été filtrée et extraite, et il est resté une suspension quantitative de blanc de Prusse à base de fer. La feuille d’aluminium a été vendue pour recyclage à une usine de traitement de métaux.
(2) La suspension filtrée de blanc de Prusse à base de fer (Na2Fe[Fe(CN)6]) a été placée dans un réacteur spécifique et additionnée d’hydroxyde de sodium quantitatif (NaOH), le rapport en moles du blanc de Prusse à base de fer (Na2Fe[Fe(CN)6]) à l’hydroxyde de sodium étant de 1:2. Puis le mélange a été vigoureusement agité et entièrement mélangé à la température ambiante pour réagir pendant 12 heures, un gaz protecteur azote a été introduit dans le processus dans son ensemble, la solution après réaction a été filtrée pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) et un résidu de filtration d’un précipité d’hydroxyde ferrique (Fe(OH)3), et le résidu de filtration a été éliminé pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium.
La solution obtenue de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) a pu être utilisée en continu pour synthétiser le matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium. Le précipité recyclé d’hydroxyde ferrique (Fe(OH)3) a pu être utilisé pour synthétiser un matériau de cathode ternaire et a pu aussi être utilisé pour donner une source de matière première pour la synthèse du matériau de cathode au pigment de Prusse.
L’équation chimique du procédé de recyclage a été : Na2Fe[Fe(CN)6] + 3NaOH→Na4Fe(CN)6+ Fe(OH)3↓.
Mode de réalisation 3
Le mode de réalisation a fourni un procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion, et le procédé de recyclage comprenait les étapes suivantes :
(1) Un monomère de batterie au pigment de Prusse-sodium ion après traitement complet de décharge a été démonté, les pièces polaires de cathode et d’anode et un séparateur ont été respectivement sélectionnés, la pièce polaire de cathode contenant un matériau de cathode au blanc de Prusse à base de cobalt (Na2CoFe(CN)6) a été dissoute dans de l’eau désionisée et lavée à l’eau, après que la pièce polaire de cathode eut été entièrement agitée et complètement dissoute, une feuille support métallique constituée d’une feuille d’aluminium a été filtrée et extraite, et il est resté une suspension quantitative de blanc de Prusse à base de cobalt. La feuille d’aluminium a été vendue pour recyclage à une usine de traitement de métaux.
(2) La suspension filtrée de blanc de Prusse à base de cobalt (Na2CoFe(CN)6) a été placée dans un réacteur spécifique et additionnée d’hydroxyde de sodium quantitatif (NaOH), le rapport en moles du blanc de Prusse à base de cobalt (Na2CoFe(CN)6) à l’hydroxyde de sodium étant de 1:2. Puis le mélange a été vigoureusement agité et entièrement mélangé à la température ambiante pour réagir pendant 12 heures, un gaz protecteur azote a été introduit dans le processus dans son ensemble, la solution après réaction a été filtrée pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) et un résidu de filtration d’un précipité d’hydroxyde de cobalt (Co(OH)2), et le résidu de filtration a été éliminé pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium.
La solution obtenue de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) a pu être utilisée en continu pour synthétiser le matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium. Le précipité recyclé d’hydroxyde de cobalt (Co(OH)2) a pu être utilisé pour synthétiser un matériau de cathode ternaire ou du carbonate de cobalt, et a pu aussi être utilisé pour fournir une source de matière première pour synthétiser le matériau de cathode au pigment de Prusse.
L’équation chimique du procédé de recyclage a été : Na2Co[Fe(CN)6] + 2NaOH→Na4Fe(CN)6+ Co(OH)2↓.
Mode de réalisation 4
Le mode de réalisation a fourni un procédé de recyclage pour un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion, et le procédé de recyclage comprenait les étapes suivantes :
(1) un monomère de batterie pigment de Prusse-sodium ion après traitement complet de décharge a été démonté, les pièces polaires de cathode et d’anode et un séparateur ont été respectivement sélectionnés, la pièce polaire de cathode contenant un matériau de cathode au bleu de Prusse à base de nickel (Na2NiFe(CN)6) a été dissoute dans de l’eau désionisée et lavée à l’eau, après que la pièce polaire de cathode eut été entièrement agitée et complètement dissoute, une feuille support métallique constituée d’une feuille d’aluminium a été filtrée et extraite, et il est resté une suspension quantitative de bleu de Prusse à base de nickel. La feuille d’aluminium a été vendue pour recyclage à une usine de traitement de métaux.
(2) La suspension filtrée de bleu de Prusse à base de nickel (Na2NiFe(CN)6) a été placée dans un réacteur spécifique et additionnée d’hydroxyde de sodium quantitatif (NaOH), le rapport en moles du bleu de Prusse à base de nickel (Na2NiFe(CN)6) à l’hydroxyde de sodium étant de 1:3. Puis le mélange a été vigoureusement agité et entièrement mélangé à la température ambiante pour réagir pendant 12 heures, un gaz protecteur azote a été introduit dans le processus dans son ensemble, la solution après réaction a été filtrée pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) et un résidu de filtration d’un précipité d’hydroxyde de nickel (Ni(OH)2), et le résidu de filtration a été éliminé pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium.
La solution obtenue de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) a pu être utilisée en continu pour synthétiser le matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium. Le précipité recyclé d’hydroxyde de nickel (Ni(OH)2) a pu être utilisé pour synthétiser un matériau de cathode ternaire ou du carbonate de cobalt, et a aussi pu être utilisé pour fournir une source de matière première pour synthétiser le matériau de cathode au pigment de Prusse.
L’équation chimique du procédé de recyclage a été : Na2Ni[Fe(CN)6] + 2NaOH→Na4Fe(CN)6+ Ni(OH)2↓.
Mode de réalisation 5
Le mode de réalisation a fourni un procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion, et le procédé de recyclage comprenait les étapes suivantes :
(1) Un monomère de batterie pigment de Prusse-sodium-ion après traitement complet de décharge a été démonté, les pièces polaires de cathode et d’anode et un séparateur ont été respectivement sélectionnés, la pièce polaire de cathode contenant un matériau de cathode au bleu de Prusse à base de cuivre (Na2CuFe(CN)6) a été dissoute dans de l’eau désionisée et lavée à l’eau, après que la pièce polaire de cathode eut été entièrement agitée et complètement dissoute, une feuille support métallique constituée d’une feuille d’aluminium a été filtrée et extraite, et il est resté une suspension quantitative de bleu de Prusse à base de cuivre. La feuille d’aluminium a été vendue pour recyclage à une usine de traitement de métaux.
(2) La suspension filtrée de bleu de Prusse à base de cuivre (Na2CuFe(CN)6) a été introduite dans un réacteur spécifique et additionnée d’hydroxyde de sodium quantitatif (NaOH), le rapport en moles du bleu de Prusse à base de cuivre (Na2CuFe(CN)6) à l’hydroxyde de sodium étant de 1:3. Puis le mélange a été vigoureusement agité et entièrement mélangé à la température ambiante pour réagir pendant 12 heures, un gaz protecteur azote a été introduit dans le processus dans son ensemble, la solution après réaction a été filtrée pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) et un résidu de filtration d’un précipité d’hydroxyde de cuivre (Cu(OH)2), et le résidu de filtration a été éliminé pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium.
La solution obtenue de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) a pu être utilisée en continu pour synthétiser le matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium. Le précipité recyclé d’hydroxyde de cuivre (Cu(OH)2) a pu être utilisé pour doper et synthétiser un matériau de cathode ternaire ou du carbonate de cobalt, et a pu aussi être utilisé pour fournir une source de matière première pour la synthèse du matériau de cathode au pigment de Prusse.
L’équation chimique du procédé de recyclage a été : Na2Cu[Fe(CN)6] + 2NaOH→Na4Fe(CN)6+ Cu(OH)2↓.
Mode de réalisation 6
Le mode de réalisation a fourni un procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion, et le procédé de recyclage comprenait les étapes suivantes :
(1) Un monomère de batterie pigment de Prusse-sodium ion après traitement complet de décharge a été démonté, les pièces polaires de cathode et d’anode et un séparateur ont été respectivement sélectionnés, la pièce polaire de cathode contenant un matériau de cathode au bleu de Prusse à base de zinc (Na2ZnFe(CN)6) a été dissoute dans de l’eau désionisée et lavée à l’eau, après que la pièce polaire de cathode eut été entièrement agitée et complètement dissoute, une feuille support métallique constituée d’une feuille d’aluminium a été filtrée et extraite, et il est resté une suspension quantitative de bleu de Prusse à base de zinc. La feuille d’aluminium a été vendue pour recyclage à une usine de traitement de métaux.
(2) La suspension filtrée de bleu de Prusse à base de zinc (Na2ZnFe(CN)6) a été introduite dans un réacteur spécifique et additionnée d’hydroxyde de sodium quantitatif (NaOH), le rapport en moles du bleu de Prusse à base de zinc (Na2ZnFe(CN)6) à l’hydroxyde de sodium étant de 1:3. Puis le mélange a été vigoureusement agité et entièrement mélangé à la température ambiante pour réagir pendant 12 heures, un gaz protecteur azote a été introduit dans le processus dans son ensemble, la solution après réaction a été filtrée pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) et un résidu de filtration d’un précipité d’hydroxyde de zinc (Zn(OH)2), et le résidu de filtration a été éliminé pour obtenir une solution de ferrocyanure de sodium.
La solution obtenue de ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6) a pu être utilisée en continu pour synthétiser le matériau cathode au pigment de Prusse-sodium. Le précipité recyclé d’hydroxyde de zinc (Zn(OH)2) a pu être utilisé pour doper et synthétiser un matériau de cathode ternaire ou du carbonate de cobalt, et a pu aussi être utilisé pour fournir une source de matière première pour la synthèse d’un matériau de cathode au pigment de Prusse.
L’équation chimique du procédé de recyclage a été : Na2Cu[Fe(CN)6] + 2NaOH→Na4Fe(CN)6+ Zn(OH)2↓.
Mode de réalisation 7
La seule différence entre ce mode de réalisation et le mode de réalisation 1 a été que le rapport en moles du blanc de Prusse (Na2MnFe(CN)6) à l’hydroxyde de sodium a été de 1:1, les autres conditions et paramètres étant exactement les mêmes que ceux du mode de réalisation 1. La présente une image au MEB du système après réaction, et il ressort de la que, quand la quantité de liquide alcalin était trop faible, le matériau de cathode ne pouvait entièrement réagir, avec pour conséquence une réduction significative du rendement de recyclage du matériau.
Mode de réalisation 8
La seule différence entre ce mode de réalisation et le mode de réalisation 1 a été que le rapport en moles du blanc de Prusse (Na2MnFe(CN)6) à l’hydroxyde de sodium a été de 1:5, les autres conditions et paramètres étant exactement les mêmes que ceux du mode de réalisation 1.
On peut voir à partir de la comparaison du mode de réalisation 1 et des modes de réalisation 7 à 8 que, dans le procédé de recyclage de la présente invention, le rapport en moles du matériau de cathode au pigment de Prusse à la base peut affecter l’effet de recyclage. Quand la quantité de liquide alcalin est trop grande, il y a trop de déchets du liquide alcalin, et la solution obtenue de ferrocyanure de sodium ou de ferrocyanure de potassium contient une grande quantité’ d’ions sodium ou d’ions potassium, ce qui ajoute un traitement ultérieur pour les ions sodium ou les ions potassium. Quand la quantité du liquide alcalin est trop petite, il y a une réaction insuffisante, le produit final est impur, et on obtient un mélange d’un matériau de pigment de Prusse à structure modifiée et d’un oxyde ou d’un hydroxyde métallique correspondant, ce qui conduit à une séparation et à une purification compliquées, et à une augmentation des coûts.
On peut voir à partir de la comparaison du mode de réalisation 1 et de l’Exemple comparatif 1 que, selon la présente invention, une ressource de matériau de cathode au pigment de Prusse de la batterie sodium-ion mise hors service et/ou éliminée est recyclée, par lavage et imbibition d’un matériau de pigment de Prusse dans la pièce polaire de cathode avec une solution alcaline, le matériau de cathode au pigment de Prusse est dissous dans la solution alcaline, puis le ferrocyanure de sodium ou le ferrocyanure de potassium et le précipité correspondant d’un métal de transition sont préparés par un traitement ultérieur, ce qui recycle la ressource du matériau de cathode sodium. Le procédé évite une perte de la ressource du matériau de cathode au pigment de Prusse, et le procédé de recyclage est un procédé simple, sans pollution de l’environnement et avec des avantages économiques avantageux.
Le demandeur déclare que ce qui précède ne représente que les modes de réalisation spécifiques de la présente invention, mais l’étendue de protection de la présente invention n’y est pas limitée. L’homme du métier devrait comprendre que tout changement, combinaison ou remplacement, qui peut être aisément envisagé par l’homme du métier spécialisé dans le domaine technique, entrant dans le cadre technique divulgué par la présente invention, entre dans le cadre de la protection et dans le cadre de la divulgation de la présente invention.

Claims (10)

  1. Procédé de recyclage d’un matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium d’une batterie sodium-ion, caractérisé en ce que le procédé de recyclage comprend les étapes suivantes :
    (1) démontage d’une batterie au pigment de Prusse-sodium-ion mise hors service et/ou éliminée, séparation d’une pièce polaire de cathode au pigment de Prusse, lavage à l’eau de la pièce polaire de cathode au pigment de Prusse obtenue, et filtration pour obtenir une feuille support de cathode et un liquide mélangé ; et
    (2) mélange du liquide mélangé obtenu dans l’étape (1) avec un liquide alcalin et filtration pour obtenir une solution de ferrocyanure et un précipité d’un métal de transition.
  2. Procédé de recyclage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la batterie au pigment de Prusse-sodium-ion de l’étape (1) comprend l’une quelconque ou une combinaison d’au moins deux d’une pile bouton, d’une batterie de type poche, d’une pile cylindrique ou d’une pile carrée.
  3. Procédé de recyclage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau de cathode de la batterie au pigment de Prusse-sodium-ion de l’étape (1) comprend l’un quelconque ou une combinaison d’au moins deux d’un dérivé de pigment de Prusse à base de manganèse, d’un dérivé de pigment de Prusse à base de fer, d’un dérivé de pigment de Prusse à base de nickel, d’un dérivé de pigment de Prusse à base de cobalt, d’un dérivé de pigment de Prusse à base de cuivre ou d’un dérivé de pigment de Prusse à base de zinc.
  4. Procédé de recyclage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le lavage à l’eau de l’étape (1) est mis en œuvre à une température de 25 °C à 90 °C ; et de préférence, le lavage à l’eau de l’étape (1) dure de 2 heures à 120 heures.
  5. Procédé de recyclage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’un gaz inerte est introduit au cours du lavage à l’eau de l’étape (1).
  6. Procédé de recyclage selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le liquide alcalin de l’étape (2) comprend une solution d’hydroxyde de sodium et/ou une solution d’hydroxyde de potassium.
  7. Procédé de recyclage selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le rapport en moles d’un soluté dans le liquide alcalin de l’étape (2) au matériau de cathode au pigment de Prusse du liquide mélangé est de (2 à 4):1.
  8. Procédé de recyclage selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le mélange de l’étape (2) est mis en œuvre à une température de 25 °C à 90 °C ; et
    de préférence, le mélange de l’étape (2) dure de 2 heures à 120 heures.
  9. Procédé de recyclage selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’un soluté de la solution de ferrocyanure de l’étape (2) comprend du ferrocyanure de sodium ou du ferrocyanure de potassium.
  10. Application du procédé de recyclage selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la solution de ferrocyanure préparée par le procédé de recyclage est utilisée pour synthétiser le matériau de cathode au pigment de Prusse-sodium.
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