基于有机酸浸出的锂离子电池正极废料的回收

摘要

随着锂离子电池的广泛应用，其产量与日俱增，因而产生大量的废旧电池。高效低成本回收废旧锂离子电池及其生产废料不仅能解决资源短缺问题，而且能降低其对环境和人类健康的威胁。本文以锂离子电池正极废料的回收为研究背景，对酸浸过程进行综合分析与评价，研究浸出过程的机理，建立正极废料的回收工艺，最终对浸出过程动力学进行了研究和考察。主要内容如下：　　（1）通过系统的对钴酸锂的回收过程进行综合分析与评价，寻找酸浸过程的规律。结果表明，无机酸的浸出速率强于有机酸，有机酸均能实现铝箔和正极活性物质的分离。初始pH决定了初始浸出速率，溶液中总H+量决定了金属的浸出率。　　（2）利用ICP-OES、XRD、XPS等测试方法对浸出过程中浸出液成分和浸出渣的形貌、晶形、元素分布、元素价态分析浸出过程机理，得到钴酸锂的颗粒大小、分布状态以及随时间浸出的变化，研究浸出过程Li和Co的行为，确认了浸出过程Co3+无其它价态生成。　　（3）本文开发了一种利用甲酸浸出锂离子电池正极废料进而回收高纯碳酸锂的工艺。在最优浸出条件下，Li的浸出率为99.93%，Al的浸出率仅为4.54%，得到的纯度为99.90%的高纯碳酸锂、纯度为99.98%的铝箔。回收过程中所有金属回收率均大于95%。　　（4）采用多种动力学模型对甲酸浸出正极废料的浸出过程分析，确认 Ni、Co、Mn和 Li的浸出符合表面化学反应控制模型，并计算出四种元素在有无还原剂时的浸出反应活化能，得到H2O2的加入对各元素浸出反应的活化能的降低数值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 锂离子电池概述

1.2 锂离子电池的回收

1.3 酸浸回收锂离子电池正极材料的研究

1.4 论文课题来源、研究思路及内容

第2章 锂离子电池正极废料回收过程中浸出过程的综合分析与评价

2.1 实验试剂和装置

2.2 实验方法

2.3 分析及表征方法

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第3章 锂离子电池正极废料回收过程中的机理分析

3.1 实验试剂和装置

3.2 实验方法

3.3 分析及表征方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第4章 基于甲酸浸出的锂离子电池正极废料的回收工艺研究

4.1 实验试剂

4.2 实验仪器和装置

4.3 实验方法

4.4分析表征方法

4.5 结果与讨论

4.6 本章小结

第5章 锂离子电池正极废料中金属浸出动力学的研究

5.1 浸出反应的动力学

5.2 模型的选择

5.3 有还原剂加入时模型的选择与表观反应活化能的计算

5.4 无还原剂加入时模型的选择与活化能的计算

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 建议与展望

参考文献

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢