废锂离子电池的金属电化学法回收及工艺研究

发布时间：2020-03-19 08:00

【摘要】：废锂离子电池中不仅有较高含量的铜、钴、镍等有价金属,也含有钴酸锂、六氟磷酸锂等容易污染环境和危害人类健康的组分。随着锂离子电池产量的快速增长,废锂离子电池的大量产生,无论从环境保护的角度还是资源再生的角度看,废锂离子电池都具有很高的回收价值。为减少酸的用量、创造环保安全的环境、提高金属的浸出率,研究了采用长期筛选驯化得到的一株金属耐受能力较强的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,T.f)ESY06,以酸浸-生物淋滤工艺从废锂离子电池电极材料中回收铜、钴、镍,考察了Fe~(2+)浓度对ESY06生长的影响。结果表明:ESY06同时对铜、钴、镍的耐受能力分别为1 224.78 mg/L、2 213.93 mg/L、289.62 mg/L;Fe~(2+)质量浓度为20 g/L时,ESY06生长状况最好;采用酸浸-生物淋滤工艺处理废锂离子电池电极材料,铜、钴、镍浸出率最高可达到99.88%、99.93%、99.55%。酸浸-生物淋滤工艺对铜、钴、镍金属回收效果较好,对于从电池电极材料中回收有价金属具有一定优势。为提升金属铜的附加值,采用电沉积的方法回收经过除杂、萃取分离得到的含铜溶液,研究了电极材料、电压、电沉积时间、电沉积液温度以及添加剂对铜回收率的影响。在最佳工艺条件时,铜的回收率可达到99.26%;为了进一步了解铜电沉积的动力学,采用循环伏安(CV)和线性扫描(LSV)电化学测试技术研究铜电极上铜沉积的电化学性质。结果表明,在-0.2 V以及-0.4 V扫描电位下反应的表观活化能△G分别为15.77KJ/mol、12.48 KJ/mol,Cl~-、硫脲和明胶的混合添加剂对铜的沉积起极化作用,抑制铜电沉积和氢气析出,可以得到平整、颗粒细致的镀层。采用Cyanex272将萃余液中的钴镍萃取分离,对钴的萃取条件进行研究,并通过蒸发结晶得到高纯度的硫酸钴晶体。实验表明水相pH值为3,钴离子的浓度为8 g/L,相比为1,采用15%的Cyanex272萃取时,钴的萃取率为99.06%,镍的损失率为2.43%。经0.075 mol/L的稀硫酸反萃后,钴的回收率高于98%,在钴萃取过程中镍几乎不被萃取,可有效将镍回收。
【图文】：

示意图,锂离子电池,工作原理,示意图

高低粘度混用。正负极隔开，防止两个电极因接触而导片大 1～2 mm，隔膜比负极片大 1～2 m烯（PP）等聚合物，有足够的空隙率使，可以吸收尽可能多的电解液，利于化理应实质上是一个 Li+浓差池。当对电池进解液运动到负极并插入到碳层的微孔越高；放电时（即使用电池的过程），态，回到正极的 Li+越多，放电容量越图。

主要金属,锂离子电池,占比

有机溶剂碳酸乙烯酯水解产物产生醛和酸，燃烧可产生 CO、CO2醛、有机酸污染碳酸丙烯酯与水、空气、强氧化剂反应，燃烧产生CO、CO2，受热分解会产生醛和酮等有害气体，引燃可引起爆炸醛、有机酸污染二甲基碳酸酯与水、强氧化剂、强酸、强碱和强还原物质发生剧烈反应，，水解可生成甲醇，燃烧产生 CO、CO2甲醇等有机物污染二乙基碳酸酯与水、强氧化剂、强酸、强碱和强还原物质发生剧烈反应，燃烧产生 CO、 CO2醇等有机物污染.1.4 废旧锂离子电池的资源性废旧锂离子电池中含有大量的 Li、Co、Mn、Ni、Cu 等有价金属，如果进行回既可以减少对环境的污染，又可以缓解我国矿产资源短缺的问题，符合可持续发展要求。图 1-3 常见的锂离子电池中主要金属所占比重。
【学位授予单位】：江苏理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X705

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