温和体系浸出废弃锂离子电池正极材料钴和锂的研究

论文题目：温文系统浸出抛弃锂离子电池正极资料钴和锂的研讨

摘要：锂离子电池因为体积小、容量大、单体电压高、荷电能力强,功率承受力高级长处,被广泛应用于数码产品和储能领域。因为锂离子电池的使用寿命有限,随着电子产品的加快升级换代,将会发生很多的作废锂离子电池。如此很多的抛弃锂离子电池如若不加以收回使用,不只对生态环境形成安全隐患,并且是对资源的极大糟蹋。因而,高效率收回抛弃锂离子电池不只能减轻环境危害,并且能节约资源,实现有价组分的循环使用。本论文以抛弃三星手机锂离子电池为研讨目标,探求维生素C-稀硝酸混合系统浸出正极资猜中有价金属的最佳参数,并研讨该参数下金属钴和锂的浸出动力学机理。随后选用P507从浸出液中提取钴,实现钴、锂金属的别离收回。主要内容如下:（1）对抛弃锂电池电极资料的预处理进行了研讨,包括放电失活、手艺拆解以及别离活性物质与铝箔。经过盐溶液放电实验研讨,确认选用50g/L氯化钠溶液对抛弃锂电池进行放电处理,8h后拆解相对安全。因为电解质Li PF6易从正负极耳中泄露,遇到水生成HF。因而,在Na Cl溶液中增加适量Na2CO3固体,不只能够增加溶液中自在离子数量,进步导电率,并且能够中和吸收HF。（2）为了将活性物质与集流体铝箔别离,别离选用碱浸法和热处理法处理抛弃锂离子电池正极片。碱浸法最佳实验条件:氢氧化钠浓度1.5 mol/L,温度60℃,固液比50 ml.g-1。TG-DTG曲线剖析表明在500℃时,有机粘结剂和碳黑已根本完全分化。因而,500℃为本实验操控活性物质与铝箔别离的最佳条件。将正极片在马弗炉中以500℃焙烧2.5h后,发现钴酸锂颗粒全体涣散较好,EDS图谱显现活性资料外表C、F元素含量大幅度下降,别离为5.65%和1.82%。选用XRD剖析焙烧前后钴酸锂颗粒的晶体结构,结果表明热处理前后的P值无显着差别,即结构不发生改动。（3）本文选用维生素C-稀硝酸系统收回抛弃电极资猜中的金属钴和锂,研讨最优化条件下,金属的浸出参数。酸浸实验结果表明,维生素C和稀硝酸对进步有价钴、锂金属的浸出有协同效果。在维生素C浓度0.4 mol/L,稀硝酸浓度3mol/L,固液比10g/L,温度50℃,时刻50min条件下,酸浸效果最佳,此时钴的浸出率为91.01%,锂的浸出率为97.4%。经过对残渣做SEM、XRD、FT-IR剖析发现,浸出残渣易集聚为团状结构,呈现絮状和纤维素状结构,主要成分为Co3O4和一些不溶杂质,表明维生素C-稀硝酸系统可有用浸出钴酸锂活性粉末中的有价金属。选用未反响收缩合动力学模型拟合维生素C-稀硝酸系统浸出正极废料进程,得到Co、Li的浸出活化能别离为28.6k J.mol-1和18.7k J.mol-1,Co的活化能比Li的活化能大约10 k J.mol-1,经过核算发现,此浸出反响的限速进程受扩散操控及外表化学反响混合操控。（4）选用溶剂萃取-沉积法从抛弃锂离子电池正极资料浸出液中收回钴、锂。研讨确认在有机相组成为30%P507+70%磺化火油,水相初始p H为4.5,萃取剂皂化率70%,相比为1:1,温度30℃,时刻10min条件下,经2次萃取,钴的萃取率为92.68%,锂的萃取率为10.86%。选用草酸铵溶液从富钴有机相中反萃取钴,得到草酸钴颗粒,将所得草酸钴在马弗炉中煅烧成Co3O4;选用碳酸钠沉积萃余相中锂,得到纯度较高的Li2CO3。