摘要:分别采用盐酸-30%过氧化氢、硫酸-30%过氧化氢和硝酸-30%过氧化氢为浸取液,回收锂离子电池正极材料中的金属钴,研究了浓度、温度、30%过氧化氢的量、反应时间、固-液比等对钴浸取率的影响。经响应面分析实验结果表明,盐酸-30%过氧化氢最适宜做浸取液,最佳工艺条件为:盐酸浓度为4.0mol/L,盐酸-30%过氧化氢体积比为5:1,反应时间61min,反应温度73℃,固-液比(g/mL)为1:30.3,在此条件下,Co2+浸出率达到99.8%。
关键词:酸浸法;废旧锂离子电池;响应面分析;钴
中图分类号:X705文献标志码:A文章编号:1007-2683(2011)02-0106-04
锂离子电池是20世纪后期开发成功的新型高能二次电池。其正极采用锂化合物LiCoO2、LiNiO2或LiMnO4,负极采用锂-碳层间化合物LixC6,电解液为溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等的有机溶剂或含有锂盐的凝胶聚合物的电解质。锂离子电池由于工作电压高(3.6V)、质量轻、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等优点,在移动电话、摄像机、笔记本电脑等便携式电器上大量应用,是21世纪发展的理想能源。LiCoO2具有制造方便、开路电压高、比能量高、能快速放电等优点,已被广泛用作锂离子电池的正极材料,然而,钴资源缺乏,价格昂贵,锂离子电池的平均寿命只有500-1000次循环,如何从废旧锂离子电池回收钴并进行资源化循环利用已成为社会普遍关注的问题。锂离子电池正极材料的浸出,目前最常用的化学方法是酸浸。文[7-10]分别以硫酸、盐酸为浸取液从废旧锂离子电池中浸取钴取得一定进展。本文对盐酸-双氧水、硫酸-双氧水和硝酸-双氧水三种体系浸取钴的回收工艺和回收效率进行了比较,通过正交试验并经响应面分析,探索出最大钴浸出率的工艺条件。
1实验部分
1.1实验原料与仪器
试剂及原料:盐酸、硫酸、硝酸、30%过氧化氢、氢氧化钠等均为分析纯;废旧锂离子电池(回收)。
仪器:722-2000型分光光度计(山东高密彩虹分析仪器有限公司)、78HW-1型恒温磁力搅拌器(杭州仪表电机厂)、pHs-2c数字酸度计(杭州东星仪器厂)。
1.2正极活性物质的分离
对废锂离子电池采取解体分选出塑料外壳、钢壳、铜铁连线和负极板与正极板,然后将正极板按1:8的比例放人10%的氢氧化钠溶液中浸泡5h,使铝以偏铝酸钠的形式进入溶液,钴酸锂不溶于碱,残留在碱浸渣中,真空抽滤,达到铝与钴和锂的初步分离,得到钻酸锂与乙炔黑的黑色混合物粉末,从混合粉末中分离钴酸锂与乙炔黑是本实验研究的目的。
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2021-08-12
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