本文關(guān)鍵詞：破碎-分選后失效鋰離子電池的電極材料中Co、Li和C的分離回收

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【摘要】：鋰離子電池(LIB)被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電子設(shè)備、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能等領(lǐng)域,但由于生命周期有限和產(chǎn)品的更新?lián)Q代,導(dǎo)致其報(bào)廢數(shù)量與日俱增。失效鋰離子電池中含有價(jià)值金屬鈷、鋰等,且含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于精礦石的含量。目前失效鋰離子電池資源化研究以濕法冶金工藝為主,該工藝產(chǎn)生大量高濃度的化學(xué)試劑廢液,二次污染嚴(yán)重且回收處理成本較高。為滿足循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求,需研發(fā)從失效鋰離子電池中回收有價(jià)金屬的環(huán)境友好、高效的新技術(shù)。為此,本文提出了無氧焙燒失效鋰離子電池電極材料的回收方法,即利用負(fù)極材料(石墨)還原正極材料(鈷酸鋰)無需添加額外還原劑。首先,將失效鋰離子電池進(jìn)行預(yù)處理,富集電極材料。并對(duì)預(yù)處理過程中的三廢污染等進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià),并提出改善措施。然后,探究高溫下石墨還原鈷酸鋰的可行性,包括熱力學(xué)理論分析、同步熱重分析。在可行性分析基礎(chǔ)上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),采用管式爐在氮?dú)鈿夥罩斜簾煌浔鹊幕旌喜牧?調(diào)節(jié)加熱溫度、保溫時(shí)間等參數(shù),促使鈷酸鋰和石墨發(fā)生反應(yīng)。最后,采用濕式磁選法將電極材料焙燒后的產(chǎn)物分離富集,并運(yùn)用X射線衍射、電感耦合等離子發(fā)射光譜儀和總碳分析儀等檢測(cè)方法表征產(chǎn)物,探究高溫反應(yīng)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,高溫焙燒還原鈷酸鋰的適宜條件為,物質(zhì)的量比n(LiCoO2):n(C)=4:3的混合材料在氮?dú)鈿夥罩屑訜?50℃保溫30min,鈷的回收率可以達(dá)到95.98%,鋰的回收率為94.12%,反應(yīng)方程式為4LiCoO2+3C=2Li2CO3+4Co+CO2。濕式磁選得到鈷含量為97.68%的磁性固體,焙燒和分離富集全過程鈷的回收率為90.07%;碳含量為84.86%的弱磁性固體,以及鋰元素濃度為337.4mg/L的水溶液(遠(yuǎn)高于鈷元素濃度0.2046mg/L)。鋰元素的溶解率達(dá)到98.93%,焙燒和分離富集全過程鋰的回收率為93.61%。后續(xù)可利用電解法或化學(xué)法繼續(xù)提取高純度含鋰化合物。本文研究結(jié)果表明氮?dú)獗簾ǹ梢詫?shí)現(xiàn)從失效鋰離子電池中回收鈷和鋰,并且本方法簡化回收工藝,減少二次污染,這為安全環(huán)保地處理失效鋰離子電池提供了思路,并為其減量化和資源化提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 昝振峰;廢舊LiCoO_2鋰離子電池回收及再利用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：1212437