废旧磷酸铁锂电池正极材料浸出回收锂工艺

为实现对废旧磷酸铁锂电池的高效资源化回收,提出了一种双氧水氧化—酸浸—浸出液二次浸出的工艺回收正极材料中的Li。通过浸出液二次浸出,选择性地从LiFePO₄/C中浸出Li,既减少了双氧水的用量,又提高了锂离子浸出率。通过扫描电子显微镜 (SEM) 、原子吸收光谱仪 (AAS) 、X-粉末衍射仪 (XRD) 等分析表征手段考察了浸出温度、浸出时间、液固比 (L/S) 、pH以及H₂O₂/Li的摩尔比对Li、Fe、P元素浸出率的影响。结果表明,通过浸出液的二次浸出,Li的浸出率从94.82%上升到99.46%;同时,Fe和P的浸出率分别控制在0.03%和2.3%之内,为后续Fe、P的回收创造了有利条件。所得的Li₂SO₄浸出滤液,经过进一步的除杂和沉锂后得到Li₂CO₃白色粉末;Fe、P以橄榄型无水FePO₄的形式存在于灰色浸出渣中。本研究结果可为废旧磷酸铁锂电池正极材料中锂的工业化回收提供参考。     

废旧三元锂电池正极材料的金属浸出

三元锂电池正极材料中含有大量锰及其他有价金属元素,具有极高的回收利用价值。采用马弗炉加热至530 ℃,恒温1 h,去除三元锂电池正极材料上的聚偏氟乙烯和乙炔黑。用1 mol·L-1的稀硫酸与质量分数为30%的双氧水超声作用10 min将正极集流体洗涤干净。采用1 mol·L-1的稀硫酸将铝箔洗涤并回收。将2部分洗涤液置于90 ℃条件下反应60 min后加入过二硫酸钾,继续反应120 min,制得α-MnO2颗粒。结果表明,锰回收率达到99.5%,镍、钴和锂元素的浸出率分别可达99.8%、99.7%和99.8%。实现三元锂电池的正极材料中镍钴锂的浸出及锰的回收。     

废旧锂离子电池中钴的回收

采用高温煅烧-酸浸-化学沉淀工艺回收废旧锂离子电池中的钴,根据电极材料的热重性质确定煅烧温度,探究不同因素对钴的浸出和沉淀效果的影响,利用响应面技术优化酸浸过程,并对酸浸液进行回收处理。实验结果表明：煅烧温度为500 ℃时可充分去除黏结剂;优化实验得出H2SO4+H2O2体系浸出钴的最佳实验条件为液固比（mL ：g）6.15,浸出温度96.34 ℃,浸出时间44.52 min,H2SO4浓度1.20 mol·L-1,浸出率97.51%;当浸出液pH为1.5,[C2O42-]/[Co2+]比值为1.10,反应温度为70 ℃,沉淀时间为50 min时,钴的沉淀率为95.69%。回收得到的CoC2O4纯度高,晶体结构较好。     

废旧锂电池的机械化学处理方法与机制

采用机械化学法处理废旧锂电池,选择性地回收金属锂,同时将钴转化为钴铁氧体（CoFe2O4）功能材料,并重点考察了不同供氯体和操作参数对Li回收率和Co转化率的影响。研究发现,共价类的供氯体不适于Li的回收和CoFe2O4的制备,离子类的供氯体具有高的反应活性,不仅可以促进Li的氯化,同时还可以保证Co完整地保留在反应残渣中转化为CoFe2O4。将LiCoO2与Fe粉和NaCl混磨,既可以保证将Li转化为水溶性的盐,又可以在球磨过程中将Co与Fe进行晶格重组,保存在球磨残渣中形成磁性功能材料。确立的最佳操作参数为：m（LiCoO2）：m（Fe）：m（NaCl）为1：2.5：5,球料比50：1,球磨转速600 r·min-1,时间12 h,此时Li回收率达到92%,Co与Fe保留在残渣中转化为CoFe2O4。对产物的晶相组成、形貌和磁性能进行表征发现,所得CoFe2O4结构紧密,具有良好的磁学性能,饱和磁化强度Ms为56.1 emu·g-1,剩余磁化强度Mr为25.8 emu·g-1,矫顽力Hc为1 165.3 Oe。本研究为废旧锂电池的资源化回收提供了一条清洁环保的新途径。     

废旧锂电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中钴的回收

随着新能源汽车工业的快速发展,废旧三元动力锂电池的量在不断地增加。三元动力锂电池中含有丰富的Co、Mn、Li和Ni资源,回收三元动力锂电池是防止环境污染和回收贵重金属的理想选择。利用抗坏血酸(C6H8O6)的酸性和还原性对废旧三元锂电池正极材料进行浸出,KMnO_4的强氧化性回收浸出液中的Co制备β-CoC_2O_4·2H_2O,采用浓度为1.3 mol·L~(-1)的C_6H_8O_6,在60℃的条件下对正极材料浸出20 min,向浸出夜中加入1 mol·L-1的H_2SO_4反应20 min后加入KMnO_4继续反应1 h,制得β-CoC_2O_4·2H_2O。实验结果表明,Co的回收率达91%,Li的浸出率可达96.4%,Mn和Ni完全浸出,可实现简单环保地浸出有价金属并回收Co。     

废旧锂电池正极材料浸出液中锰、钴的萃取分离

针对废旧锂电池中正极材料中有价金属未得到有效回收的情况,对废旧锂电池正极材料用苹果酸浸出后的浸出液进行分步萃取,以回收其中有价金属。研究了萃取时间、相比O/A、萃取剂体积分数等因素对各金属元素萃取率的影响。结果表明：在最佳萃取条件下,用P204 经过三级逆流萃取后,锰的萃取率达到99.99%,镍、钴、锂的共萃率分别为12.11%、9.20%、3.23%。负载锰的有机相用含1 g·L⁻¹锰的苹果酸溶液洗脱共萃取的镍、钴、锂,然后用300 g·L⁻¹的苹果酸三级逆流反萃锰,锰的反萃率达到了88.80%;用Cyanex272为萃取剂通过三级逆流萃取,钴的萃取率达到了94.01%,锂、镍的共萃率分别为11.21%和0.02%,负载钴的有机相用含1 g·L⁻¹钴的苹果酸溶液洗脱共萃取的锂,随后用30 g·L⁻¹的苹果酸对负载钴的有机相进行三级逆流反萃,钴的反萃率达到了99.98%;提出了先用P204从废旧锂电正极材料苹果酸浸出液中萃取分离Mn,而后再用 Cyanex272萃取分离Co的工艺流程,可实现苹果酸浸出液中Mn和Co的分离。本研究结果可为有机酸体系高效萃取锰、钴提供参考。     

48V软包锰酸锂电动车动力电池的梯次利用

针对我国面临的体量巨大的电动踏板车的动力锂离子电池退役后处理处置问题,研究了动力电池回收再梯次利用的具体方法。以市场上大量退役的48V软包锰酸锂动力电池为研究对象,对退役电池的容量、内阻、放电性能以及电池组的损耗分布进行了研究,从而提出了修复后梯次利用作为电动踏板车动力电池的策略。研究结果表明：不同损耗程度的电池组的损耗各有差异,剩余电量为70%的损耗组以个别单体损耗为主但其余未损耗单体一致性较好,可进行更换修复后重新服役;40%损耗组损耗单体数增加同时一致性尚可,更换受损单体后无法直接服役,需定制并联组形式重新使用;20%单体与一致性均较差,可直接拆解回收再利用。