廢棄鋰離子電池中鈷元素回收技術的研究.pdf

1、目前,鋰離子電池的產量和應用逐步增多,廢棄鋰離子電池的處置已經成為一個日益迫切的問題。在眾多處置的方案中,資源化回收有價值金屬的方法是當前很具發(fā)展前途的方案：它不僅可以解決廢棄離子電池所帶來的一系列環(huán)境問題,而且通過對電池中有價金屬進行回收并循環(huán)利用,可以有效地緩解資源的緊張。 本文在總結比較了處理廢棄鋰離子電池的各種方法基礎上,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

2、晶等步驟。該方法的主要特點是結晶鈷鹽,與萃取分離回收金屬離子的方法相比,結晶方法具有流程簡單、能耗低、污染少以及化學藥品使用少等優(yōu)點,是一種經濟環(huán)保的綠色技術。 處理廢棄鋰離子電池正極材料時采用超聲輔助分離技術,結合選取適當的有機溶劑,調整超聲作用時間及超聲作用后溶液靜置的時間,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入回收鈷的下一步驟。當超聲波作用時間不少于20min,超聲作用后溶液靜置時間不

3、少于60min時,100mL的DMAc可以分離14.6g正極材料。使用過的有機溶劑可以通過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。通過正交實驗分析了硫酸和雙氧水的濃度、浸出時間、浸出溫度、固-液比等因素對鈷浸出率的影響。應用極差和方差方法分析正交實驗結果,調整正交水平以使鈷的浸出率達到最大化。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

4、時間為30min,固-液比60g/L。此時,鈷的浸出率達到99.6％； 浸出液中硫酸鈷的結晶分離回收,是基于模擬浸出液的結晶條件而進行的。模擬溶液中硫酸鈷結晶的最佳條件為：生長溫度30℃、過飽和系數1.4、結晶時間7h和硫酸鈷晶種0.1g。在此條件下,加入攪拌對真實浸出液進行硫酸鈷結晶,此時的結晶產物為三種鉆的化合物,計算可知鈷離子的回收率為88.25％。 最后,本文假設現階段回收得到的結晶產物為純凈的硫酸鈷,通過計算得