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(diǎn)引起了人們極大興趣和關(guān)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(jìn)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(shí)回收處理,將對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)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(jià)金屬,具有很高的資源化價(jià)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(hù)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(jī)械化學(xué)研磨與濕法冶金相結(jié)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(qiáng)化Co和Li的浸出率。充分探究機(jī)械化學(xué)研磨處理對正極材料鈷酸鋰表面物理化學(xué)性質(zhì)作用機(jī)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(xué)機(jī)理。最后收集浸出溶液與草酸反應(yīng)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(jī)械化學(xué)法所引起晶體結(jié)構(gòu)的變化。借助掃描電子顯微鏡結(jié)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(jī)械化學(xué)研磨前后表面形貌、... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)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(jìn)行，能耗較低并且環(huán)保，缺點(diǎn)是所需時(shí)間較長。2.2機(jī)械化學(xué)處理技術(shù)（MechanochemicalTreatmentTechnology）機(jī)械化學(xué)又稱機(jī)械力化學(xué)，是通過材料的高能球磨，對物料進(jìn)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(jié)構(gòu)，使原材料發(fā)生物理和化學(xué)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(jī)械化學(xué)應(yīng)用研磨機(jī)類型：(a)行星球磨機(jī)，(b)振動球磨機(jī)，(c)攪拌球磨機(jī)Figure2-2Typesofmillsappliedonmechanochemistry(a)planetarymill,(b)vibratorymill,(c)stirringballmill(attritor)

2文獻(xiàn)綜述11主要的研磨設(shè)備包括攪拌球磨機(jī)、振動球磨機(jī)、行星球磨機(jī)等，如圖2-2所示。其中，行星球磨機(jī)的高能球磨作用可引起材料原子尺度的結(jié)合與化學(xué)反應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)制備單質(zhì)元素的納米級粉體材料等。機(jī)械化學(xué)研磨與傳統(tǒng)工藝相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，工藝簡單、成本低及周期短等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)工程、材料工程、礦物加工、制藥、農(nóng)業(yè)、金屬冶煉等領(lǐng)域[35-39]，特別是固體廢棄物中有價(jià)金屬回收效率方面應(yīng)用頗多[88]，具體如圖2-3所示。圖2-3機(jī)械化學(xué)法在廢棄物回收中的應(yīng)用Figure2-3TheapplicationofmechanochemistryinwasterecyclingZhang等利用機(jī)械化學(xué)法從廢棄鋰離子電池中回收Co和Li[86]。使用行星式球磨機(jī)將電極材料與PVC共磨，研磨30h時(shí)Co和Li的產(chǎn)率最高，分別為100%和90%，PVC的脫氯率為90%。機(jī)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(guān)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L(fēng)i-EDTA和Co-EDTA[40]。當(dāng)鈷酸鋰與EDTA的質(zhì)量比為1:4、磨礦時(shí)間為4h、轉(zhuǎn)速為600r/min時(shí)，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(jī)械化學(xué)法是一種新興的回收電子廢棄物中有價(jià)金屬的方法，尚有一系列的基礎(chǔ)科學(xué)問題需要研究，主要包括理論研究和應(yīng)用開發(fā)兩個(gè)方面。其中理論研究方面對機(jī)械化學(xué)機(jī)理、機(jī)械化學(xué)法研磨后對浸出率的影響以機(jī)械化學(xué)處理后浸出動力學(xué)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(jī)械化學(xué)改性機(jī)理、機(jī)械化學(xué)研磨后電極材料有價(jià)金屬浸出以及浸出反應(yīng)動力學(xué)進(jìn)行研究，揭示機(jī)械化學(xué)研磨過程中助磨劑對電極材料表面化學(xué)性質(zhì)（化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]廢熒光燈中稀土元素機(jī)械活化強(qiáng)化浸出機(jī)理及工藝研究[D]. 譚全銀.清華大學(xué) 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(xué) 2012



本文編號：3599874