廢棄鋰離子電池中鈷元素回收技術(shù)的研究.pdf

1、目前,鋰離子電池的產(chǎn)量和應(yīng)用逐步增多,廢棄鋰離子電池的處置已經(jīng)成為一個(gè)日益迫切的問(wèn)題。在眾多處置的方案中,資源化回收有價(jià)值金屬的方法是當(dāng)前很具發(fā)展前途的方案：它不僅可以解決廢棄離子電池所帶來(lái)的一系列環(huán)境問(wèn)題,而且通過(guò)對(duì)電池中有價(jià)金屬進(jìn)行回收并循環(huán)利用,可以有效地緩解資源的緊張。 本文在總結(jié)比較了處理廢棄鋰離子電池的各種方法基礎(chǔ)上,提出了廢棄鋰離子電池的一整套回收方法包括放電、拆解、分離正極材料(鈷酸鋰涂層和鋁箔)、浸出鈷和鈷鹽結(jié)

2、晶等步驟。該方法的主要特點(diǎn)是結(jié)晶鈷鹽,與萃取分離回收金屬離子的方法相比,結(jié)晶方法具有流程簡(jiǎn)單、能耗低、污染少以及化學(xué)藥品使用少等優(yōu)點(diǎn),是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的綠色技術(shù)。 處理廢棄鋰離子電池正極材料時(shí)采用超聲輔助分離技術(shù),結(jié)合選取適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑,調(diào)整超聲作用時(shí)間及超聲作用后溶液靜置的時(shí)間,使正極涂層從鋁箔上完全脫離。此方法可以直接回收鋁箔,而與鋁箔分離的鈷酸鋰進(jìn)入回收鈷的下一步驟。當(dāng)超聲波作用時(shí)間不少于20min,超聲作用后溶液靜置時(shí)間不

3、少于60min時(shí),100mL的DMAc可以分離14.6g正極材料。使用過(guò)的有機(jī)溶劑可以通過(guò)蒸餾的方式回收再次用于正極材料與鋁箔的分離,其回收率約為78％。 鈷酸鋰在硫酸和雙氧水體系中浸出鈷。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析了硫酸和雙氧水的濃度、浸出時(shí)間、浸出溫度、固-液比等因素對(duì)鈷浸出率的影響。應(yīng)用極差和方差方法分析正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果,調(diào)整正交水平以使鈷的浸出率達(dá)到最大化。找到了最佳的浸出條件：硫酸的濃度3mol/L,雙氧水濃度2.4mol/L,反應(yīng)

4、時(shí)間為30min,固-液比60g/L。此時(shí),鈷的浸出率達(dá)到99.6％； 浸出液中硫酸鈷的結(jié)晶分離回收,是基于模擬浸出液的結(jié)晶條件而進(jìn)行的。模擬溶液中硫酸鈷結(jié)晶的最佳條件為：生長(zhǎng)溫度30℃、過(guò)飽和系數(shù)1.4、結(jié)晶時(shí)間7h和硫酸鈷晶種0.1g。在此條件下,加入攪拌對(duì)真實(shí)浸出液進(jìn)行硫酸鈷結(jié)晶,此時(shí)的結(jié)晶產(chǎn)物為三種鉆的化合物,計(jì)算可知鈷離子的回收率為88.25％。 最后,本文假設(shè)現(xiàn)階段回收得到的結(jié)晶產(chǎn)物為純凈的硫酸鈷,通過(guò)計(jì)算得