过期药品阿司匹林在可充电电池中的应用的制作方法

本发明涉及过期药品阿司匹林在可充电电池中的应用，具体的，是将过期阿司匹林回收并作为锂/钠离子电池负极活性材料，属于新能源材料的领域。

背景技术：

随着人们生活水平的提高和健康意识的普及，家庭储备的药品种类与数量不断增多以备不时之需，以至于几乎每个家庭都或多或少储备有过期药品。这些储备药品一旦过期且不及时进行合理回收和利用，极易引发误食中毒及环境污染等严重后果。据调查，大多数过期药品仅被当作生活垃圾而随意丢弃，导致每年都会产生大量的药物性废弃物。部分药物的结构稳定而难以降解，经雨水冲刷后进入地下水，对水体或土壤造成污染；一些特殊药品可能会引发更加严峻的问题，如抗生素类药物中有效成分的扩散会导致耐药菌类的产生并引发传染性疾病。可见，对药物性废弃物的回收处理成为一个亟待解决的全球性问题。

阿司匹林诞生于1899年3月6日，是一种历史悠久的解热镇痛药，在临床上最早用于解热镇痛，现多用于预防血栓、心梗及脑梗等心脑血管疾病的治疗。如下所示，阿司匹林是水杨酸与乙酸发生酯化反应后的产物，分子中含有两个羧基官能团，属于羰基化合物。

目前，可充电电池中的电极材料主要分为无机材料和有机材料两大类，其中有机材料具有质轻、柔软、种类多、易于设计加工等诸多优点而受到广泛的关注和青睐。常见的有机电极材料可分为有机硫化物、导电聚合物、氮氧自由基化合物及羰基化合物等；考虑到大多数药品的主要成分为有机化合物，如果能将含有具储能活性官能团的过期药品重新用于可充电电池的电极材料，不仅可以减少过期废药的排放和污染问题，同时也有助于节约有用资源的浪费，降低电极制备成本，实现绿色能源可持续发展战略。基于上述研究背景，本发明首次将含有活性官能团羰基结构的过期药品阿司匹林回收并尝试应用于可充电电池电极材料，并考察其充/放电性能。

技术实现要素：

过期药品阿司匹林在可充电电池中的应用，按照下述步骤进行：

（1）将过期阿司匹林研磨成粉状，并与导电剂、粘结剂按比例均匀混合成电极浆料；

（2）将步骤（1）得到的电极浆料均匀涂覆于集流体上，真空干燥，得到电极片；

（3）将步骤（2）所制备的电极片作为工作电极，在充满高纯氩气的手套箱中组装成可充电电池。

步骤（1）所述导电剂为乙炔黑、导电石墨或碳纳米管。

步骤（1）所述粘结剂为聚乙烯醇（pva）、聚四氟乙烯（ptee）、羧甲基纤维素钠（cmc）或聚偏氟乙烯（pvdf）。

步骤（1）所述电极浆料过期药品阿司匹林粉末的质量百分比为60%-80%、导电剂的质量百分比为10%-30%，粘结剂按的质量百分比为10-20%。

步骤（2）所述集流体形貌为网状、箔片或泡沫，材质为铜、铁或镍。

步骤（2）所述真空干燥温度为30~60℃，干燥时间12~24h。

步骤（3）组装成的可充电电池为锂离子电池或钠离子电池。

本发明主要涉及将过期药品阿司匹林作为活性材料制备电极片并用于可充电电池中：以所制备的电极片作为工作电极，在充满高纯氩气的手套箱中组装成扣式模拟电池，组装过程中使用的隔膜、电解液均为本领域制备过程中的常规选择。此外，借助扫描电子显微镜（sem）、傅里叶转换红外光谱分析仪（ftir）以及电化学测试技术等手段对材料的微观结构、电化学反应机理和电化学性能进行表征与分析。

本发明的优点与效果：

本发明首次尝试将过期阿司匹林用作可充电电池电极材料，制备工艺简单，属于废弃物的资源化利用，有助于构建循环经济模式、保护生态环境；所制备的电极在电化学测试过程中表现出了稳定且可逆的循环充/放电性能；本发明内容开拓了过期药品用于可充电电池电极材料的新途径和新思维，有助于降低药物性废弃物的环境排放和污染，降低有用资源的浪费及可充电电池材料的制造成本，有助于过期废药的资源化利用与绿色能源的可持续发展。

附图说明

图1为本发明实施例1的过期药品阿司匹林粉末的sem图；

图2为本发明实施例2的过期药品阿司匹林粉末的ftir谱图；

图3为本发明实施例3过期药品阿司匹林作为负极制备的钠离子电池的充/放电曲线图；

图4为本发明实施例4过期药品阿司匹林作为负极制备的锂离子电池的循环稳定曲线图；

图5为本发明实施例5制备的过期药品阿司匹林作为负极制备的锂离子电池的循环伏安曲线图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做出进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

本实施例过期药品阿司匹林在钠离子电池中的应用，按照下述步骤进行：

（1）将过期药品阿司匹林研磨成粉状，并采用扫描电镜观察其微观形貌，如图1所示，由图1可知，过期药品阿司匹林的微观形貌以棒状为主，也伴随有颗粒状，将粉末与导电石墨、聚乙烯醇（pva）按质量比7:2:1均匀混合成电极浆料；

（2）将步骤（1）得到的电极浆料均匀涂覆于铜网集流体表面，真空60℃干燥24h后，得到电极片；

（3）以步骤（2）制得的电极片为工作电极，以钠箔为对电极和参比电极，以无纺布为隔膜，以含1mol/lnaclo4的5%氟化碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)混合液为电解液，其中ec、dec的体积比为1:1:1，然后在充满高纯氩气的手套箱中组装成扣式模拟钠离子电池，并以恒流充/放电法测试其充/放电性能及循环稳定性能。

实施例2

本实施例过期药品阿司匹林在锂离子电池中的应用，按照下述步骤进行：

（1）将过期阿司匹林研磨成粉状，并采用傅立叶红外光谱分析测试其微观结构，如图2所示，由图2可知，在波数为3080cm^-1、2872cm^-1、1754cm^-1、1691cm^-1、1605cm^-1、1458cm^-1、1095cm^-1、1012cm^-1处分别对应于c-oh键的伸缩振动、-ch3键的伸缩振动、脂基团上c=o键的伸缩振动、羧基上c=o键的伸缩振动、苯环中c=c的伸缩振动、-ch3的弯曲振动、c-h键的弯曲振动及脂基团上c-o键的伸缩振动，显然，过期药品阿司匹林中主要成分仍是邻乙酰水杨酸乙酯，将粉末与碳纳米管、聚四氟乙烯（ptee）按8:1:1均匀混合成电极浆料；

（2）将步骤（1）得到的电极浆料均匀涂覆于泡沫铜集流体表面，真空40℃干燥12h后制得电极片；

（3）以步骤（2）所制得的电极片为工作电极，以锂箔为对电极和参比电极，以celgard2400膜为隔膜，以含1mol/llipf6的碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二乙酯(dec)混合液为电解液，其中ec和dec的体积比为1:1，然后在充满高纯氩气的手套箱中组装成扣式模拟锂离子电池，并以恒流充/放电的方法测试其充/放电性能及循环稳定性能。

实施例3

本实施例过期药品阿司匹林在钠离子电池中的应用，按照下述步骤进行：

（1）将过期药品阿司匹林研磨成粉状，将粉末与乙炔黑、聚偏氟乙烯（pvdf）按6:3:1均匀混合成电极浆料；

（2）将步骤（1）得到的电极浆料均匀涂覆于镍箔集流体表面，真空60℃干燥24h后制得电极片；

（3）以步骤（2）制得的电极片为工作电极，以钠箔为对电极和参比电极，以无纺布为隔膜，以含1mol/lnaclo4的5%氟化碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二乙酯(dec)的混合液为电解液，其中ec与dec的体积比为1:1，然后在充满高纯氩气的手套箱中组装成扣式模拟钠离子电池，并以恒流充/放电的方法测试其充/放电性能，如图3所示，由图3可知，电极材料在模拟钠离子电池中的比容量在40mah/g左右，充放电平台稳定在0.25v~0.60v的范围内。

实施例4

本实施例过期药品阿司匹林在锂离子电池中的应用，按照下述步骤进行：

（1）将过期阿司匹林研磨成粉状，将粉末与导电石墨、羧甲基纤维素钠（cmc）按质量比6:2:2的比例均匀混合成电极浆料；

（2）将步骤（1）得到的电极浆料均匀涂覆于铁箔集流体表面，真空30℃干燥18h后制得电极片；

（3）以步骤（2）制得的电极片为工作电极，以锂箔为对电极和参比电极，以celgard2500膜为隔膜，以含1mol/lnaclo4的5.0%氟化碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二乙酯(dec)混合液为电解液，其中ec和dec的体积比为1:1，然后在充满高纯氩气的手套箱中组装成扣式模拟锂离子电池，并以恒流充/放电的方法测试其充/放电性能及循环稳定性能，如图4所示，由图4可知，所组装的模拟电池表现出良好的循环稳定性，首圈放电比容量为185mah/g，随后由于缓慢活化而使比容量略有上升，在第150圈时可达到220mah/g，库伦效率接近100%。

实施例5

本实施例过期药品阿司匹林在锂离子电池中的应用，按照下述步骤进行：

（1）将过期阿司匹林研磨成粉状，将粉末与乙炔黑、聚偏氟乙烯（pvdf）按质量比6:3:1的比例均匀混合成电极浆料；

（2）将步骤（1）得到的电极浆料均匀涂覆于铁箔集流体表面，真空50℃干燥12h后制得电极片；

（3）以步骤（2）制得的电极片为工作电极，以锂箔为对电极和参比电极，以celgard2400膜为隔膜，以含1mol/llipf6的碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二乙酯(dec)混合液为电解液，其中ec和dec的体积比为1:1，然后在充满高纯氩气的手套箱中组装成扣式模拟锂离子电池，并使用循环伏安法（cv）测试其电化学特征，如图5所示，由图5可知，在0.2v和0.8v左右出现还原峰，在0.3v和1.0v左右出现氧化峰，表明了锂离子在充放电过程中可逆的电化学反应过程。