廢舊鋰離子動(dòng)力電池中鎳鈷錳酸鋰正極材料的回收及再利用.pdf

1、廢舊鋰離子動(dòng)力電池中含一些有價(jià)金屬元素，如：鈷、鎳等，和一些有毒化學(xué)物質(zhì)，如：氟化物。因此，在廢舊鋰離子動(dòng)力電池中，尤其是正極材料的回收及再利用對(duì)節(jié)約自然資源和保護(hù)環(huán)境顯得非常重要。但是，就目前而言，有關(guān)廢舊鋰離子動(dòng)力電池中鎳鈷錳酸鋰正極材料的回收及再利用的研究比較少。針對(duì)上述問題，本文對(duì)以鎳鈷錳酸鋰（以下簡(jiǎn)稱“三元”）為正極材料的廢舊鋰離子動(dòng)力電池的回收及再利用展開研究。本文主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　（1）對(duì)廢舊三元鋰離子動(dòng)力電池

2、進(jìn)行前期的電化學(xué)性能（剩余容量、內(nèi)阻、電壓等）評(píng)估，并與同系列的新電池作對(duì)比。確定這些電池是否已達(dá)到無法滿足在高性能電動(dòng)設(shè)備中應(yīng)用的廢舊程度。
　?。?）對(duì)無法滿足在高性能電動(dòng)設(shè)備中應(yīng)用的電池，進(jìn)行人工拆解回收。首先，為了確保廢舊電池放電完全，拆解前通過多次對(duì)比實(shí)驗(yàn)，選擇最佳濃度的氯化鈉水溶液使電池短路并完全放電。然后，將廢舊電池實(shí)施拆解，正/負(fù)極片、隔膜得到單獨(dú)分離。拆解后，用有機(jī)溶劑（1-甲基-2-吡咯烷酮，簡(jiǎn)稱“NMP”）將

3、正極活性物質(zhì)和集流體鋁箔分離，并研究了不同的固液比、水浴溫度及超聲時(shí)間對(duì)正極活性物質(zhì)和集流體鋁箔分離的影響。隨后，將回收料在不同溫度下煅燒，為確定雜質(zhì)碳和粘結(jié)劑（偏二氟乙烯，簡(jiǎn)稱“PVDF”）等有機(jī)物質(zhì)是否完全去除，通過X射線粉末晶體衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、紅外光譜（FT-IR）、熱重分析（TGA）等手段進(jìn)行表征。最后，將除雜后的材料組裝成紐扣電池對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能研究。
　?。?）以煅燒后的三元回收料為原料，通

4、過兩種途徑重新合成三元材料來提高回收料的比容量。第一種是共沉淀法，依據(jù)感應(yīng)耦合等離子體（ICP）測(cè)試回收料的金屬含量，采用檸檬酸作為浸取劑和絡(luò)合劑來合成目標(biāo)產(chǎn)物。并從檸檬酸濃度、過氧化氫的加入量、液料比、水浴溫度以及磁力攪拌時(shí)間等5個(gè)方面對(duì)回收料的溶解率做了系列研究。第二種是高溫固相法，通過在回收料中直接添加鋰源經(jīng)高溫焙燒合成目標(biāo)產(chǎn)物。研究了添加不同質(zhì)量比鋰源合成的材料，對(duì)其進(jìn)行XRD、SEM等手段表征。最后，將此材料組裝成紐扣電池進(jìn)行