废旧三元锂离子电池正极材料的回收技术研究

发布时间：2017-10-22 03:04

  本文关键词：废旧三元锂离子电池正极材料的回收技术研究

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【摘要】：随着能源需求的增加、电子市场和电动车市场的不断发展,锂离子电池由于其安全、环保、高比能量和良好的电化学性能等优越的性能受到了人们的青睐。也正因为如此,大量的锂离子电池被生产和消耗。为了保护环境、节约资源,同时能够进行资源的循环利用,发展废旧锂离子电池回收技术十分必要。而三元材料中含有多种有价值的金属元素,具有较大的回收价值。在本文中,主要研究了利用葡萄糖酸对废旧锂离子电池中的三元正极材料进行酸浸的过程,并且从酸的浓度、还原剂的量、固液比、酸浸时间和温度这5个方面对实验的条件进行了研究,并对其反应机理进行了探讨。⑴实验内容包括:对电池进行充分放电;然后进行人工拆解分离金属和塑料外壳、负极、隔膜和正极;并利用NMP和超声辅助清洗分离活性物质和铝箔;对活性物质进行热处理和SEM、XRD表征;利用葡萄糖酸进行酸浸,并对最佳条件进行探究。⑵从实验的结果可知酸的浓度、还原剂的量、水浴的温度对浸出的效率影响较大,而固液比和时间对效果的影响则较小,但浸出效率都较高。当酸的浓度为1 mol/L,还原剂的量为1 vol.%,固液比为30 g/L时,在70℃条件下水浴80分钟,Co、Mn、Ni的浸出率达到了90 wt.%以上,Li的浸出效率达到了95 wt.%以上。说明葡萄糖酸对三元材料具有很好的酸浸效果,并且具有很好的普适性。⑶葡萄糖氧化酶催化氧化葡萄糖,该反应的产物C6H12O7和H2O2正好是酸浸的浸取剂和还原剂,因此将生物的酶反应应用到回收中可以成为未来的研究方向之一。未来的回收发展方向也将向着环境友好、无害、低成本并且能带来经济效益的方向发展。
【关键词】：回收 废旧锂离子电池 三元材料 酸浸 葡萄糖酸
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-30
• 1.1 前言10-11
• 1.2 锂离子电池介绍11-14
• 1.2.1 负极12
• 1.2.2 正极12
• 1.2.3 粘结剂12
• 1.2.4 电解液12-13
• 1.2.5 隔膜13-14
• 1.3 废旧锂离子电池回收的诱因14-17
• 1.3.1 废旧锂离子电池产生的数量14-15
• 1.3.2 废旧锂离子电池引起的环境问题15
• 1.3.3 废旧锂离子电池中潜在的资源15-16
• 1.3.4 全球锂资源和钴资源的承载能力16-17
• 1.4 整体的回收流程17-24
• 1.4.1 预处理过程18-20
• 1.4.2 废旧锂离子电池的二次处理20-24
• 1.5 废旧锂离子电池的深度处理24-28
• 1.5.1 传统的深度处理过程24-27
• 1.5.2 新的深度处理方法27-28
• 1.6 本章小结28-29
• 1.7 本文的研究内容和创新点29-30
• 1.7.1 本文的研究内容29
• 1.7.2 本文的主要创新点29-30
• 第2章 主要的仪器、试剂和实验方法30-35
• 2.1 主要的实验仪器30-31
• 2.2 主要的原材料和试剂31
• 2.3 测试方法31-33
• 2.3.1 XRD测材料的形貌31-32
• 2.3.2 ICP测试32
• 2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）32-33
• 2.3.4 质谱分析33
• 2.4 实验过程33-35
• 2.4.1 废旧锂离子电池的预处理过程34
• 2.4.2 活性物质的酸浸处理34
• 2.4.3 葡萄糖氧化实验34-35
• 第3章 三元材料酸浸过程的研究35-44
• 3.1 酸浸过程研究35-40
• 3.1.1 葡萄糖酸的浓度对浸出效果的影响。35-36
• 3.1.2 还原剂（H2O2）的量对浸出效率的影响36-37
• 3.1.3 固液比对浸出效率的影响37-38
• 3.1.4 浸取时间对酸浸效果的影响38-39
• 3.1.5 水浴温度对酸浸效果的影响39-40
• 3.2 处理过程中正极材料的表征分析40-42
• 3.2.1 SEM测试40-41
• 3.2.2 XRD测试41-42
• 3.3 酸浸的反应机理的探讨42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 葡萄糖氧化实验研究44-47
• 4.1 质谱分析44
• 4.2 NaOH滴定44-45
• 4.3 酶反应机理的探究45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 结论47-49
• 参考文献49-55
• 致谢55

【参考文献】

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1 ;电动汽车电池市场发展迅速 三年激增3倍[J];电源世界;2014年06期

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本文编号：1076428