鋰離子電池以其質(zhì)量輕、長循環(huán)壽命、高比能量、較寬的工作溫度、綠色環(huán)保等優(yōu)點引起了人們極大興趣和關注,其市場份額自誕生之日起便逐年上升。隨著鋰離子電池進入退役期,未來廢棄鋰離子電池的數(shù)量將持續(xù)增加,如若不及時回收處理,將對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構成重大威脅。另一方面,廢棄鋰離子電池含有大量高品位有價金屬,具有很高的資源化價值。因此,廢棄鋰離子電池的再生循環(huán)利用對于環(huán)境保護和資源可持續(xù)發(fā)展是必不可少的。本研究提出一種簡單高效且綠色環(huán)保的廢棄鋰離子電池處理方法,將機械化學研磨與濕法冶金相結合,選擇兩種不同性質(zhì)助磨劑與廢棄鋰離子電池正極材料鈷酸鋰共磨,強化Co和Li的浸出率。充分探究機械化學研磨處理對正極材料鈷酸鋰表面物理化學性質(zhì)作用機理,考察研磨參數(shù)、浸出條件對金屬浸出率的影響,并探討浸出動力學機理。最后收集浸出溶液與草酸反應生成草酸鈷,形成完整的回收工藝。首先將正極材料鈷酸鋰與二氧化硅共磨,研究機械化學法所引起晶體結構的變化。借助掃描電子顯微鏡結合能量色散光譜儀（SEM-EDS）、X射線衍射儀（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）及透射電子顯微鏡（TEM）表征鈷酸鋰在機械化學研磨前后表面形貌、... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

廢棄鋰電池濕法冶金回收工藝流程圖

?翹?蚋司?苑?棄鋰離子電池正極材料中Co和Li的生物浸出過程，采用S和Fe2+作為能量來源，嗜酸桿菌通過新陳代謝作用產(chǎn)生硫酸和Fe3+，從而將Co和Li溶解[85]。與傳統(tǒng)方法相比，生物冶金過程在溫和條件下進行，能耗較低并且環(huán)保，缺點是所需時間較長。2.2機械化學處理技術（MechanochemicalTreatmentTechnology）機械化學又稱機械力化學，是通過材料的高能球磨，對物料進行研磨、剪切、摩擦等，來改變或破壞廢棄鋰離子電池的晶體結構，使原材料發(fā)生物理和化學變化[31-34]，提高后續(xù)金屬浸出率和原始工藝的產(chǎn)量。圖2-2機械化學應用研磨機類型：(a)行星球磨機，(b)振動球磨機，(c)攪拌球磨機Figure2-2Typesofmillsappliedonmechanochemistry(a)planetarymill,(b)vibratorymill,(c)stirringballmill(attritor)

2文獻綜述11主要的研磨設備包括攪拌球磨機、振動球磨機、行星球磨機等，如圖2-2所示。其中，行星球磨機的高能球磨作用可引起材料原子尺度的結合與化學反應，可實現(xiàn)制備單質(zhì)元素的納米級粉體材料等。機械化學研磨與傳統(tǒng)工藝相比具有許多優(yōu)點，例如，工藝簡單、成本低及周期短等特點，已被廣泛應用于化學工程、材料工程、礦物加工、制藥、農(nóng)業(yè)、金屬冶煉等領域[35-39]，特別是固體廢棄物中有價金屬回收效率方面應用頗多[88]，具體如圖2-3所示。圖2-3機械化學法在廢棄物回收中的應用Figure2-3TheapplicationofmechanochemistryinwasterecyclingZhang等利用機械化學法從廢棄鋰離子電池中回收Co和Li[86]。使用行星式球磨機將電極材料與PVC共磨，研磨30h時Co和Li的產(chǎn)率最高，分別為100%和90%，PVC的脫氯率為90%。機械研磨法不僅能提取廢棄鋰離子電池中Co和Li，而且使PVC脫氯，兩者之間存在密切關系。Wang等將電極材料鈷酸鋰和EDTA共磨，形成穩(wěn)定的水溶性化合物Li-EDTA和Co-EDTA[40]。當鈷酸鋰與EDTA的質(zhì)量比為1:4、磨礦時間為4h、轉(zhuǎn)速為600r/min時，回收98%的Co和99%的Li。為Co和Li的回收提供了一種高效、環(huán)保的工藝。機械化學法是一種新興的回收電子廢棄物中有價金屬的方法，尚有一系列的基礎科學問題需要研究，主要包括理論研究和應用開發(fā)兩個方面。其中理論研究方面對機械化學機理、機械化學法研磨后對浸出率的影響以機械化學處理后浸出動力學等研究不足，并且在廢棄鋰離子電池回收方面研究較少。因此，本課題以廢棄鋰離子電池正極材料粉末為研究對象，通過加入助磨劑與原材料共磨，對機械化學改性機理、機械化學研磨后電極材料有價金屬浸出以及浸出反應動力學進行研究，揭示機械化學研磨過程中助磨劑對電極材料表面化學性質(zhì)（化

【參考文獻】：
期刊論文
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[5]廢舊鋰離子電池回收利用研究進展[J]. 朱虹,洪劍波,彭正軍.  鹽湖研究. 2018(03)
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[9]我國鋁土礦資源開發(fā)利用中存在的問題與對策[J]. 唐志陽.  陶瓷. 2014(06)
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博士論文
[1]廢熒光燈中稀土元素機械活化強化浸出機理及工藝研究[D]. 譚全銀.清華大學 2016

碩士論文
[1]廢舊LiCoO2鋰離子電池回收及再利用研究[D]. 昝振峰.哈爾濱工業(yè)大學 2012



本文編號：3599874