發(fā)布時間：2021-10-25 08:10

　　鈷酸鋰電池廣泛應(yīng)用于手機(jī)、相機(jī)和筆記本電腦等小型用電設(shè)備,由于其使用壽命只有3～5年,因而會產(chǎn)生大量廢舊鈷酸鋰電池。鈷酸鋰電池中含有多種金屬資源,同時也含有多種有害物質(zhì),如果忽視這些廢舊鈷酸鋰電池的處理,必然會導(dǎo)致資源浪費和環(huán)境破壞。本研究將廢舊鋰電池正極材料中的LiCoO2的酸浸出過程和再生過程耦合,一步再生LiCo02,簡化了流程。對回收再生工藝的預(yù)處理過程、酸浸出過程、再生過程和改性過程分別進(jìn)行了研究。在預(yù)處理過程中,通過放電、手工拆解得到正極片,然后采用溶劑法,使用NMP分離正極材料與集流體,最后將正極材料在600℃下煅燒5 h除去殘余的聚偏氟乙烯（PVDF）和乙炔黑等雜質(zhì),得到純凈的廢舊LiCo02。在酸浸出過程中,以檸檬酸為浸出劑,H2O2為還原劑,在檸檬酸濃度為1.5 mol/L、H2O2濃度為2 vol%、反應(yīng)時間為60 min、溫度為80℃和固液比為20 g/L的條件下,浸出預(yù)處理后得到的廢舊LiCo02,制備出含有Li+和Co2+的浸出液。在再生與改性過程中,先通過ICP-OES表征確定浸出液中Li+和Co2+濃度,然后添加必要的鋰源和鈷源,調(diào)節(jié)Li和Co的摩爾比為... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２鈷酸鋰電池的結(jié)構(gòu)組成??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｃｏｂａｌｔ?ｏｘｉｄｅ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ??

?第一章緒論???中，Ｌｉ＋從負(fù)極材料中脫嵌，流經(jīng)電解液并嵌入正極，電子從負(fù)極經(jīng)外電路抵達(dá)正極，??Ｃｏ４＋被還原為Ｃｏ３＋，正極處于富鋰態(tài)［１５］。鈷酸鋰電池充放電過程如圖１－３所示。??純一潘，??ｎ＾?砩ｊ??Ｃｕ：ｍｐ０ｒ?＇＾７Ｔ?＾ｒｍＭ??ＬＩ＾Ｃ＾?ＬＩｈｓＣ＊＾??圖１－３鈷酸鋰電池充放電過程??Ｆｉｇ．?１－３?Ｃｈａｒｇｉｎｇ?ａｎｄ?ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｃｏｂａｌｔ?ｏｘｉｄｅ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ??鈷酸鋰電池的充電反應(yīng)如下（放電反應(yīng)為充電反應(yīng)的逆反應(yīng)）：??正極反應(yīng)：?１＾０〇２＝１＾４（！：０〇２＋）＾０＋＋＼￡??負(fù)極反應(yīng)：?６Ｃ＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ－＝ＬｉｘＣ６??電池總反應(yīng)：?ＬｉＣｏ〇２＋６Ｃ＝Ｌｉｉ＿ｘＣｏ０２＋ＬｉｘＣ６??１．３鈷酸鋰電池回收工藝??目前，廢舊鈷酸鋰電池的回收工藝很多，其主要目的是處理回收ＬｉＣ〇０２正極材??料中的有價金屬。總體而言，回收工藝主要分為三個步驟：??（１）電池預(yù)處理：通過去除電池塑料外皮、剝離金屬外殼、電極材料與集流體分??離等處理步驟，達(dá)到獲得電極材料的目的［１６］。電池預(yù)處理采用的主要方法有機(jī)械分離??法、熱處理法、溶劑溶解法和堿浸出法等。??（２）溶解浸出：對預(yù)處理后獲得的正極材料，通過溶解浸出的方法使其中的有價??金屬以離子形式進(jìn)入溶液ｔ１７］。溶解浸出采用的主要方法有酸浸出法和生物浸出法等。??（３）有價金屬離子回收：對于溶解浸出獲得的浸出液中的有價金屬離子進(jìn)行分離??回收［１８］。有價金屬離子回收采用的主要方法有溶劑萃取法、化學(xué)沉淀法和電化學(xué)法等。??鈷酸鋰電池回收工藝流程如圖

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???ｍ２為剝離后正極片質(zhì)量，ｇ；??ｍ３為附著在鋁箔上的正極材料質(zhì)量，ｇ。??２．２．５?？溫除雜研究??從集流體上剝離獲得的正極材料除含有ＬｉＣ〇０２外，還含有未溶解的殘余粘結(jié)劑??聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）和乙炔黑等雜質(zhì)。研宄表明ＰＶＤＦ在３２０°Ｃ以上會發(fā)生熱分解??反應(yīng)，反應(yīng)機(jī)理如下化學(xué)反應(yīng)式＾１：??Ｆ?Ｈ??ｒｌ?Ｉｎ?ｉ??－ｔ〒一一＂－?ＨＦ?＋?Ｃ??Ｆ?Ｈ??因此對剝離獲得的正極材料在管式爐中煅燒處理，可除去殘余雜質(zhì)得到純凈的??ＬｉＣ〇０２，鍛燒溫度通過剝離獲得的正極材料的熱重分析獲得。??２．３實驗結(jié)果和討論??２．３．１鈷酸鋰電池組成??廢舊鈷酸鋰電池在通風(fēng)櫥中拆解后，電解質(zhì)常溫下自然揮發(fā)，可以得到金屬外殼、??正極片、負(fù)極片和隔膜這四部分主要組件（如圖１－１所示），其中正極片用于本章實??驗研宂。??ｉ：邏臟??ｔ?負(fù)極片４，隔膪＿??個麵??圖２－１廢舊鈷酸鋰電池拆解后各部分組件??Ｆｉｇ．?２－１?Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｏｆ?ｓｐｅｎｔ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｃｏｂａｌｔ?ａｃｉｄ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ?ａｆｔｅｒ?ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ??２０??


本文編號：3456996