中南大学硕士学位论文
摘要:目前,以锂钴氧、锂锰氧、锂镍钴氧、锂钴镍锰氧作为正极材料的四类锂离子电池都己商业化,获得了日益广泛的应用,这些外观相同而成份不同的混合锂离子电池的废弃量也在逐步增加,但未见混合锂离子废电池综合回收的专门研究报道。
本论文着重研究了混合废锂离子电池正负极材料中Co、Ni、Mn、Li、Al、Cu的综合回收。通过对正负极材料浸出过程的热力学分析和有价金属分离提取试验研究,研究出了一种新的回收流程:“混合废锂离子电池→活性物质与集流体分离→二段酸浸→净化除杂”并提出了用净化液制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2新型正极材料的新设想,论证了其可行性,最终形成了混合废锂离子电池中有价金属的综合回收方案。
通过对Al、Cu、Co、Ni、Mn-H2O和Li、Co、Ni、Mn-H2O体系E-pH图分析可知,调整体系的pH值和电位,可以使复合金属氧化物转化为离子态进入溶液。铝箔在稀硫酸中的浸出率很低而锂钴氧却较高,基于两者溶解速度差异就有可能将它们分离,并且双氧水的存在会显著提高锂钴氧的浸出率。
研究结果表明,焙烧法、碱浸法和搅拌擦洗法都不能达到活性物质与集流体的有效分离。而稀酸浸出——搅拌擦洗法能很好的达到分离目的,获得了稀酸浸出液、混合黑渣和最终产品铝箔、铜箔。混合黑渣经碱溶除铝后进行还原酸浸,而稀酸浸出液通过中和水解除杂后与还原酸浸液合并。硫酸两段浸出全流程钴、铝箔、铜箔的回收率分别为99.38%、96.49%和97.85%;硝酸两段浸出分别为99.22%、90.13%和78.90%。试验得到的含LiSO4、CoSO4、NiSO4、MnSO4或含LiNO3、Ni(NO3)2、Co(NO3)2、Mn(NO3)2的溶液经过浓缩、深度净化后可作为制备新型高附加值的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的原料。
关键词:废锂离子电池,集流体,活性物质,两段酸浸,综合回收