废旧锂离子电池的资源化与锂离子电池的循环生产

摘要

锂离子电池自打其商业化以来，一直呈现蓬勃发展的态势。全球锂离子电池的生产商主要集中在中国、韩国和日本。中国的锂离子电池行业由于其下游市场需求的快速增长，2008年锂离子电池产量达到15亿只，约占全球总产量的42.9％。生产锂离子电池中的重要物质钴元素为一种重要的战略资源，我国国内的钴资源并不能完全满足生产需要，需要从外国大量进口，2008年我国进口钴精矿25.473万吨，耗资巨大。而与此同时，由于近几年我国锂离子电池行业的飞速发展，锂离子电池大量生产，其废弃量亦必然会大量增加。如果不对其采取积极而高效的处理方式，不仅会给环境保护带来巨大压力，同时也造成了钴、铝等金属资源的极大浪费。废旧锂离子电池中的钴的含量相当丰富，如果将这部分钴资源加以回收和利用，必将会极大的改善我国当前钴资源短缺的现状。
　　 本论文设计了一种可以温和分离废旧二次电池壳体与内容物的电池破壳机，减轻了废旧电池回收过程中的人工负担，提高了工作效率。
　　 其次，本论文研究了废旧锂离子电池正极片的回收再生处理新工艺：NaOH溶液处理除去铝箔→NMP处理除去粘结剂→600℃灼烧除去石墨→LiCoO2。并且还对实验过程中使用的有机溶剂采取了资源化处理，使其能循环使用。同时对实验过程中产生的副产物进行了综合利用，提高了物质的利用率。整个工艺各操作单元简单方便，对环境友好。
　　 对初步处理获得的LiCoO2，采取高温固相法对其进行再生处理。通过添加Li2CO3调节原料中的钴锂比，使流失的锂元素得到补充。对600℃灼烧除去石墨后的物料和再生后的物料分别制作的电池的充放电性能测试对比可知：再生后物料制作的电池的充放电性能比在600℃除碳处理后的废旧物料制作的电池的充放电性能要明显提高。前20次循环中最大放电比容量为146mAh/g，平均放电容量不低于130mAh/g。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 锂离子电池的发展

1.2 废旧锂离子电池回收的必要性

1.3 废旧锂离子电池的回收技术

1.4 世界各国废旧电池的回收政策

1.5 本文的研究目的与研究内容

第二章 电池的温和破碎及破碎机的设计

2.1 引言

2.2 电池破碎机的总体设计

2.3 底座2的设计

2.4 同步带轮的设计

2.5 实验设备样机

2.6 实验样机测试

第三章 锂离子电池的结构及正极材料的分析和分离

3.1 引言

3.2 废旧锂离子电池正极材料的组成分析

3.3 实验数据及处理

3.4 本章小结

第四章 正极活性材料的再生及锂离子电池的电化学性能测试

4.1 引言

4.2 实验过程

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论

5.1 工艺流程的确定

5.2 主要结论

参考文献

硕士期间发表论文

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