廢鋰離子電池資源化回收利用研究.pdf

1、當今社會，鋰離子電池已成為了電池家族中發(fā)展最為迅速的一個種類。人們在大量使用鋰離子電池的同時，必然也會產(chǎn)生大量廢電池。在廢鋰離子電池中，存在于正極上的鈷和鋰由于價格較高、資源稀少，非常具有回收價值。此外，作為正負極集流體的鋁箔和銅箔也是有回收價值的金屬。對這些電池進行資源化回收，不但可以減少廢電池對于環(huán)境的污染，帶來顯著的社會環(huán)境效益，更可以實現(xiàn)廢鋰離子電池中有價組分的充分回收利用，進而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效應。 本文以廢舊鋰離子電

2、池為原料，對其資源化回收利用過程進行了研究。首先對電池進行了放電及安全拆解，分離出了外殼、隔膜、正極材料及負極材料。對于負極材料，使用高速萬能粉碎機對其進行破碎使銅箔與碳粉分離，實驗考察了破碎時間、粒徑與銅含量的關系。對于正極材料，使用有機溶劑溶解正極粘結(jié)劑聚偏氟乙烯，分離了鋁箔及正極活性物質(zhì)鈷酸鋰，考察了二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮對聚偏氟乙烯的溶解度，并結(jié)合經(jīng)濟性選擇其中合適的溶劑；對溶解分離得到的正極活性物質(zhì)鈷酸鋰黑渣

3、，采用硫酸與雙氧水混合體系進行了鈷、鋰元素浸出實驗，考察了反應時間、溫度、試劑濃度等條件對浸出效果的影響；浸出液經(jīng)中和除雜后，通過沉淀得到草酸鈷和碳酸鋰產(chǎn)品，實驗分析了沉淀反應溫度、pH值、沉淀劑用量等條件對沉淀效果的影響。研究中采用電感耦合等離子炬原子發(fā)射光譜儀分析原料及產(chǎn)品中各種元素的含量，使用X射線粉末衍射儀對產(chǎn)物樣品進行晶體結(jié)構(gòu)測定。 研究結(jié)果表明，二甲基甲酰胺在60℃對正極粘結(jié)劑聚偏氟乙烯的溶解度達176g/L，可以

4、有效地將正極活性物質(zhì)鈷酸鋰與集流體鋁箔分離。采用硫酸與雙氧水的混合體系浸出鈷離子與鋰離子，在反應時間2h，反應溫度60℃，硫酸濃度2mol/L，H2O2濃度0.7mol/L的條件下，鈷離子浸出率高達96.3％，鋰離子浸出率達87.5％。在溫度50℃，pH值2，沉淀劑草酸銨用量為理論用量的120％的條件下，鈷離子的沉淀率可達98.9％；當鋰離子濃度20g/L，溫度50℃，pH值10，沉淀劑碳酸鈉用量為理論用量的110％時，鋰離子的沉淀率可