废旧锂离子电池回收及其资源化利用研究

发布时间：2020-04-10 22:37

【摘要】：随着便携式电子设备、新能源汽车的兴起,锂离子电池的使用量呈现爆发式增长。但随之而来的锂离子电池报废问题却令人堪忧,预计到2020年,锂电池报废累计量将达到250亿只。巨大数量的废旧锂离子电池如果不合理处置,不仅意味着严重的环境污染,而且会造成金属资源的巨大浪费。本文基于以上目的回收锂离子电池,并研究了所制备产物的催化性能。采用热处理-机械分离法,对比了在不同热处理温度、热处理时间和破碎时间条件下,盐水浸渍放电和连接外电路放电方式对于正极材料未过筛率的影响。连接外电路放电方式的未过筛率三种情况下都比盐水浸渍放电方式低,即连接外电路的放电方式有利于正极活性粉末的剥离收集。采用H_2SO_4-NaHSO_3还原酸浸的方法,将正极活性粉末中的有价金属浸出在溶液中。研究确定了最优反应条件为:硫酸浓度=1.5 mol/L、还原剂NaHSO_3浓度=0.02 mol/L、反应时间=4 h、反应温度=90℃。浸出结果表明,Co、Ni、Mn、Li的回收率分别为93.7%、99.3%、93.3%、95.4%。采用水热的方法,初步回收了废旧锂离子电池酸浸液中的有价金属Co、Ni、Mn,通过焙烧制备得到一种以Mn2O3为主的复合金属氧化物,并将其作为一种降解甲苯气体的催化剂使用。确定了制备甲苯催化剂的最优焙烧温度T=600℃,催化甲苯降解的最优空速为60000m L/(g·h),在275℃条件下甲苯转化率达95%。采用铁氧体法固化了锂电池废液中剩余的有价金属,制备得到铁氧体材料,确定了制备铁氧体的最优Fe/Me摩尔比为20、pH=11、制备温度为90 o C。制备的铁氧体材料作为一种臭氧催化剂,用于苯酚废水的处理,促使臭氧产生更多的自由基,提高了臭氧氧化苯酚的效率。研究了有价金属掺杂种类、初始pH、催化剂投加量、循环利用对臭氧氧化苯酚反应的影响。使用锂电池废液制备的铁氧体材料催化臭氧反应30 min后完全降解苯酚废水,比直接使用臭氧完全降解的时间提前30 min,降解主要是以苯酚-邻苯二酚-苯醌-小分子酸的路径进行。
【图文】：

变化图,锂离子电池,数据来源,市场份额

011-2015 年全球锂离子电池市场份额占比变化图（数据来源：起Fig.1-1 The market share of global LIBs during 2011-2015 全球锂电池市场企业销售额排名（单位：亿元）（数据来源：起点Table 1-1 Ranking of sale in global LIBs market

湿法冶金,锂离子电池,常见方法

5图 1-2 废旧锂离子电池湿法冶金回收的常见方法Fig.1-2 Typical hydrometallurgy recycling methods of spent LIBs
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X705

【参考文献】