废旧三元锂离子电池正极材料的回收与再生研究

发布时间：2021-09-25 09:31

　　锂离子电池是优秀的二次电池,具有高工作电压、高比容量、长循环寿命、良好的安全性能等诸多优点。随着锂离子电池的广泛应用,大量的废旧锂离子电池被直接作为市政垃圾掩埋,这可能对环境造成危害并导致金属资源的浪费。通常,废旧锂离子电池资源化的方法有两种。废旧锂离子电池正极材料经预处理和浸出后,浸出液中的有价金属要么单独回收,要么直接合成为新的正极材料。然而,目前的回收方法仍存在成本高、产品性能差、环境污染大等问题。为解决上述问题,本文建立了一种预处理-还原浸出-再合成的废旧锂离子电池回收方法。基于超临界二氧化碳流体技术,研究分别以水、丙酮、N-甲基吡咯烷酮作为溶剂时,压力、处理温度、处理时间、搅拌速度等因素对正极材料剥离效率的影响,并与非超临界条件下的预处理实验作对比。实验结果表明,在超临界二氧化碳流体条件下,以水为溶剂时,在压力10 MPa、温度60℃、反应时间120 min、搅拌速度200 rpm的最佳实验条件下,正极材料的剥离效果最好,剥离率为99.12%。柠檬酸浸出废旧镍钴锰三元锂离子电池正极材料中有价金属的实验中,研究分别以过氧化氢、抗坏血酸、葡萄糖、乳糖作为还原剂时,浸出温度、浸出时... 

【文章来源】：江苏理工学院江苏省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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再生锂离子电池正极材料主要流程图

系统、二氧化碳进给系统等部分组成。其中反应釜为不锈钢材料，容积为250ml，实验工作温度不高于90 ℃，工作压力不高于15MPa，实验用二氧化碳为工业级纯度。图3-2 实验装置结构示意图实验操作时，将废旧锂离子电池放电、拆解、分拣后，选取相对平整、正极材料附着情

打开加热套将釜内流体加热至预设温度后恒温，并开始记录处理时间。反应完毕后，打开并调节出气阀至最大状态，迅速将釜内气压将至1 atm，关闭加热套，打开反应釜。取出正极片。实验装置实物图如图3-3 所示。图3-3 实验装置实物图3.2.2 剥离效率的计算方法超临界二氧化碳流体回收处理废旧锂离子电池正极片的正极材料剥离效果可根据铝箔集流体的剥离效果来判断，正极材料剥离效率应等于处理后铝箔集流体的纯度，即与铝箔上残留的正极材料的含量成反比。具体的剥离效率可由公式3-1 计算：R= ¤铝箔= 1 2× κ （3-1）式中：R——剥离效率；p铝箔——铝箔的纯度；m1——铝箔质量；m2——处理后正极片质量。使用氢氧化钠溶液溶解处理后的正极片中的铝，溶解液经稀释后经 ICP-AES 测得铝离子含量并计算出处理后正极片中铝箔的质量。


本文编号：3409463