废弃锂离子电池富钴破碎产物的可浮性

对比研究废弃锂离子电池富钴破碎产物与商品化电极材料的浮选行为,并分析不同浮选行为的机理。结果表明:商品化钴酸锂和石墨的天然可浮性差异较大,将以质量比1:1混合后的模拟物料进行浮选,钴品位由15.66%富集到50.71%;手工拆解废弃锂离子电池得到的钴酸锂颗粒和石墨颗粒表面粗糙,有杂质附着,使得电极材料表面相关元素的含量降低,该杂质为以C、F、P和O元素为主的有机物,使回收的钴酸锂和石墨颗粒表面化学组成相近,造成材料表面润湿性发生改变;富钴破碎产物经浮选后,钴品位由24.21%仅提高到28.08%。因此,浮选前必须对回收的富钴破碎产物进行表面改性,以增大钴酸锂和石墨表面润湿性差异,从而使浮选获得有效的分离。

废弃锂离子电池富钴粉体可浮性的改善

为了通过浮选高效分离、回收废弃锂离子电池富钴粉体中的钴酸锂和石墨,采用增大钴酸锂和石墨的可浮性差异的方法,以Fenton试剂作为改性剂,对废弃锂离子电池中回收的富钴粉体进行表面改性处理;采用X射线光电子能谱分析Fenton试剂的改性过程,并采用透射电子显微镜对改性后的产物进行表征;通过浮选实验验证富钴粉体可浮性的改善效果。结果表明:Fenton试剂可以有效降解去除富钴粉体颗粒外层的有机杂质,使钴酸锂和石墨的表面润湿性差异增大,提高富钴粉体的可浮性;改性后钴元素的浮选富集比达到1.41,回收率达到99%。

废弃锂离子电池回收处理的污染物分析

本研究针对废锂钴电池及锂铁电池于不同热处理条件下的污染特性作实验分析,实验条件包括不同温度、时间、气体及投料量;实验流程包含样品收集、放电处理、拆解并通过原子光谱仪分析组成成分,直至热处理与采样分析。实验结果表明,废锂电池热处理的最佳温度为600℃,此时金属回收率最高且污染排放最低,锂钴电池的金属回收率分别为锂95.38%、钴93.99%、铜96.24%、铝85.28%,锂铁电池的金属回收率分别为锂90.01%、铁85.49%、铜83.72%、铝73.75%;不同进气组成会影响其热处理效果与金属回收率,但差距不大,若考虑操作成本与金属回收率,3种不同热处理操作气以空气最佳。废气中HCl和HF浓度在2~16μL/L,需要特别注意处理过程中酸性气体的控制去除。金属气固相分布结果表明,99.9%以上的金属成分仍存在于燃烧后残留物中,虽气相金属含量随着操作温度提高而有增加趋势,但比例极低。

高温烧结法回收废弃锂离子电池中的钴酸锂

通过高温烧结,可以实现废弃锂离子电池中钴酸锂(LiCoO_2)的直接回收。为研究不同的锂和钴初始摩尔比对再生LiCoO_2电化学性能的影响,在高温烧结前向废弃锂离子电池材料中添加一定量的碳酸锂(Li_2CO_3)。用扫描电子显微镜和X射线衍射技术对高温烧结回收的钴酸锂样品进行微观形貌和晶相结构的分析测试。数据表明:调整初始锂和钴摩尔比为1.00时,再生LiCoO_2首次充电比容量达到137.9 m Ah/g,经过30次充放电循环测试后,其充电比容量为130.5m Ah/g,损失率仅为5.4%,表现出良好的电化学循环性能。

热处理废弃锂离子电池富Co破碎产物中Co元素的化学态分析

采用X射线光电子能谱和X射线衍射谱图分析废弃锂离子电池热处理前、后富Co破碎产物中Co元素的化学状态。结果表明,当原样中Co元素以LiCoO2形式存在时,热处理后生成LiCoO2、Co3O4、Co2AlO4等较复杂产物,其中Co3O4信号较强;当原样中Co元素以Li1-xCoO2和LiCoO2这2种化学态存在时,热处理后主要生成Co3O4,此外有未分解的Li1-xCoO2、CoF3和Co金属单质;热处理后Co元素得到进一步富集,部分Co元素的化学态得到有效证明。

废弃锂离子电池富钴产物焙烧提纯研究

在800℃下对从废弃锂离子电池回收的-0.25mm富钴粉体进行焙烧提纯,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱仪(XRF)分析了-0.25mm富钴粉体焙烧前后的物相组成、颗粒形貌、元素组成变化;并通过硫酸双氧水浸出体系测试了焙烧对后续浸出的影响。结果表明,焙烧可有效去除富钴粉体中的有机物,实现钴的初步提纯,钴含量从29.57%提高至52.36%;焙烧过程中,有机物被全部去除,烧失量为36.14%。部分LiCoO_2转变为变为难浸出的Co_3O_4形式,焙烧条件需要进一步优化控制,减少Co_3O_4的产生。

溶剂萃取回收废弃锂离子电池中钴金属的研究

丙酮溶解分离出正极材料,2 mol/L H2SO4+30%H2O2浸出,水解净化除杂后,P507三级萃取,H2SO4反萃取回收废弃锂离子电池中的钴元素,优化了各步骤的操作参数,最终得到适用于生产锂钴氧化物的硫酸钴,钴的回收率达到95%。

废弃锂离子电池正极材料酸浸出试验研究

以废弃三星手机锂电池正极活性材料为对象,将其经焙烧预处理后,采用氨基磺酸(NH2SO3H)溶液作为反应浸出剂,研究了不同试验条件下废弃锂电池正极活性材料的浸出行为,并对反应可能的产物和机理进行探索。试验结果表明:正极材料在450℃下焙烧1 h能够与集流体较好地分离,得到活性材料粉末;在酸浓度为0.75 mol/L,还原剂H2O2用量为2%.Vol,温度为80℃,固液比为10 g/L,反应时间为100 min时,钴、锂元素的回收率分别可达到93.05%和97.16%;同时分析可能生成的产物,当反应温度在氨基磺酸水解温度(60℃)以下时,产物为氨基磺酸钴,而超过60℃时,产物为硫酸钴。本研究实现了对废弃锂电池正极材料中的钴元素和锂元素的高效浸出,为进一步纯化分离钴和锂两种有价金属元素提供有利条件。

废弃锂离子电池电解液及负极材料的资源化利用

随着锂离子电池的大规模应用,废弃锂离子电池数量不断增多,锂离子电池回收问题不容忽视,尤其是电解液及负极材料资源化利用更需要重点关注。本文详细介绍了废弃锂离子电池电解液及废弃负极材料造成的环境危害、电解液回收技术及负极材料回收方法,简单阐述锂离子电池回收过程中的能耗和碳排放过程,着力于最大限度地资源化利用废弃锂离子电池中的物质,实现回收效益最大化。

废弃锂离子电池电极混合物焙烧过程分析

废弃锂离子电池电极材料的分离具有巨大的经济效益和环境效益.采用焙烧工艺分离石墨负极和正极材料(镍钴锰酸锂),使用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)和电子探针显微分析仪(EPMA)对正、负极混合物元素组成、相组成和颗粒元素表面分布进行了表征.结果表明,最佳焙烧温度和时间分别为650℃和2h,而且在不破坏正极材料相组成的前提下,焙烧过程有效去除了负极石墨和电极颗粒表面黏结剂聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF),正极材料得到了有效富集.与原物料相比,焙烧后的物料经研磨后,细粒级含量进一步增加,0.005mm以下物料体积比例达到了16.3%,因此,焙烧是一种有效的预处理方法,可使电极材料颗粒在研磨过程中完全解离,进而使电极材料再利用.

废弃锂离子电池正极材料回收和再利用的研究进展

长期以来,煤炭、石油,天然气等传统一次资源的使用消耗了大量的资源,并产生了诸如温室效应、水土污染等不可忽视的环境问题。在此背景下,大力发展新能源成为了解决这些问题的关键。锂离子电池作为储能领域目前常用的器件,其使用量随着新能源时代的到来而急剧增加。因此,作为锂离子电池在绿色使用中的关键一环,电池回收领域倍受关注。对废弃锂离子电池这种品位较高的非传统矿产资源进行绿色的回收利用,不仅有利于缓解中国对一些战略金属资源如镍、钴等的对外依赖,同时对实现中国稀有金属的资源化回收及再利用也具有重大意义。鉴于此,介绍了国内废弃锂离子电池回收的相关背景,总结概括了一些传统的锂离子电池回收工艺和新兴的锂离子电池回收技术,并对其进行评价,以期为环境友好、资源节约的电池回收工艺的研究提供借鉴。

废弃锂离子电池中金属的回收及钴酸锂的湿法合成

采用湿法回收并合成锂离子电池中钴酸锂。考察了不同的有机溶剂溶解粘结剂PVDF、不同酸浸条件对钴酸锂浸出效果的影响、碳酸钴和碳酸锂共沉淀物的焙烧条件,并对所获得的钴酸锂进行结构分析。结果表明,N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶解PVDF的溶剂效果最佳;当硫酸浓度6%、固液比1∶30、30%的H2O2 1.4 mL/g、温度80℃、反应120 min时为硫酸浸出最佳条件,此时钴的浸出率为92.3%,锂的浸出率为92.0%;合成LiCoO2时的焙烧温度在750℃较为合适。SEM分析表明,颗粒粒度小,分散性好。

废弃手机锂离子电池机械破碎的基础研究

对废弃手机锂离子电池的结构特点进行分析,并研究其抗压、抗拉、抗弯、抗剪、抗冲击破碎力学性能。选择以水为介质的湿法冲击式破碎机对其进行破碎研究。研究结果表明：废弃手机锂离子电池各组分的结合方式易于破碎解离,属韧而软的塑性材料;弯力、剪切力、冲击力有利于实现锂离子电池的破碎;钴酸锂、碳素材料主要富集在粒度低于0.250 mm的破碎产物中,而塑料外壳、隔离膜、铜箔、铝箔等物质主要富集在粒度高于0.250 mm的破碎产物中;钴酸锂在粒度为0.075~0.125 mm的破碎产物中富集,其Co质量分数为36.58%;碳素材料在粒度为0.125~0.250 mm和低于0.075 mm这2种破碎产物中富集,其质量分数分别为73.39%和72.65%;湿法冲击破碎可以有效实现废弃手机锂离子电池的选择性破碎。

泡沫浮选法回收失效锂离子电池中的电极材料

失效锂离子电池破碎后,电极材料钴酸锂和石墨主要富集在-250μm粒级破碎产物中。纯钴酸锂和石墨具有相反的表面润湿性,因而泡沫浮选是一种较为理想的方法,可以实现钴酸锂和石墨的分离回收。然而电极材料颗粒表面被聚偏氟乙烯覆盖,严重影响实际浮选效果。本文主要研究聚偏氟乙烯对电极材料浮选行为的影响。结果表明,聚偏氟乙烯有机层包裹在钴酸锂和石墨表面,造成浮选的困难。因此,首先通过焙烧去除有机层。热重曲线结果表明,焙烧温度660℃,停留时间2 h条件下,聚偏氟乙烯可以被完全去除。有机层去除后,在矿浆浓度为10%,p H值为5,捕收剂用量为0.2 kg/t,起泡剂用量为0.25 kg/t,通过浮选可以回收钴酸锂的品位超过92%,回收率达到93%。

硫酸——甘蔗渣体系浸出提取废旧锂离子电池中的钴

为回收废旧锂离子电池中的有价值金属,采用硫酸—甘蔗渣体系进行酸浸,将钴从废旧锂离子电池电极材料中浸出,并探讨了甘蔗渣对钴浸出效果的影响及反应机理。研究表明:甘蔗渣作为还原剂参与浸出反应,甘蔗渣中的醛基以及反应后的中间产物RCOO.H_2,都可与Co^(3+)反应,将其还原成Co^(2+),替代了价格昂贵且利用率低的H_2O_2,提高了钴的浸出率。钴的浸出反应符合有收缩的未反应核模型,反应前期,表观活化能为22.98 k J/mol;反应后期,表观活化能为38.31 k J/mol。在浸出温度90℃,浸出时间1 h,硫酸浓度2 mol/L,液固比150∶1,甘蔗渣粒径0.3 mm,甘蔗渣添加量0.5 g的最优条件下,钴的浸出率达95.38%。

低共熔溶剂高效回收废弃NCM523正极材料的研究

使用抗坏血酸、氯化胆碱和水成功制备了一种具有高还原性、低黏度的低共熔溶剂,采用红外光谱、核磁共振谱等对低共熔溶剂结构进行了表征,并用于NCM523正极材料回收研究。实验结果表明,低共熔溶剂在温和的条件下(60℃,20 min)即可对正极材料中镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和锂(Li)达到100%的浸出效率。浸出的金属离子通过共沉淀法可高效回收,镍、钴、锰等过渡金属离子的沉淀率超过90%。该回收方法操作便捷,成本低廉,可有效减少资源损耗以及环境污染。

硫酸-葡萄糖酸浸回收废旧锂离子电池中的钴

每年我国产生的废弃锂离子电池数量持续增加,实现废弃锂离子电池中贵重金属资源的回收和再利用具有很大的价值。本研究用葡萄糖作为还原剂来促进钴酸锂的酸浸过程,研究了葡萄糖投加量、酸浓度、固液比、浸出温度、浸出时间、pH等因素对钴的浸出率的影响。实验结果表明:这几个因素对钴的回收率影响都较为明显,最佳实验条件如下:浸出温度为90℃,浸出时间为1 h,硫酸浓度为3 mol/L,液固比为250 mL/g,葡萄糖添加量为10 g。在此实验条件下钴的平均浸出率为98.68%。表明利用硫酸-葡萄糖体系进行酸浸效果显著,降低了反应成本。

低共熔溶剂用于钴酸锂-铜混合粉末的选择性浸出研究

废弃钴酸锂电池中存在的钴、锂等金属具有较高的回收价值。针对工业上电池废料中集流体铜箔在酸液浸出剂中会部分溶解的问题,以聚乙二醇-柠檬酸低共熔溶剂为浸出剂,考察了选择性浸出钴酸锂和铜混合粉末的效果,研究了浸出时间、浸出温度、固液(固体材料与浸出剂)质量比、含水的三元低共熔溶剂中水含量等条件对浸出效果的影响。结果表明,在优化的浸出条件下,浸出温度为100℃、浸出时间为5 h、固液质量比为1:100,锂、钴、铜的浸出率分别为96%、71%、2%,说明该浸出剂对钴、锂具有较好的选择性,为含铜杂质的钴酸锂电池正极粉末的回收处理提供了技术参考。

锂电池回收再生石墨增强水泥性能研究

废弃锂离子电池的负极活性材料主要为石墨,现阶段对于废弃锂离子电池中的石墨主要采用填埋等方法进行处理,造成了资源的浪费和环境的污染。现有的研究表明,废弃锂离子电池中的石墨经高温热解及酸浸处理后可以得到纯净的再生石墨,采用再生石墨增强水泥基复合材料的力学性能和电学性能。结果表明:再生石墨的引入可以增强材料的抗压性能和抗折性能,最大增幅分别达到了57.3%和84.4%。此外,再生石墨的加入有效降低了材料的电阻率,减少了极化时间,当再生石墨的掺加量为3%时,养护28 d后材料的电阻率仅为249Ω·cm。该复合材料还具有典型的压敏特性。所制备的复合材料有望用于混凝土材料结构的实时动态监测。此外,对于废弃锂离子电池的全组分回收利用及功能水泥材料的研发具有重要意义。

界面疏水改性强化废弃锂电材料浮选分离机制研究

为实现废弃锂离子电池正、负极电极材料的有效分离,采用模拟正极材料和石墨分别代替废弃锂离子电池正极材料和负极材料,以邻苯二酚和高碘酸钠(CA-SP)制备一种新型浮选抑制剂,开展了正负极电极材料浮选试验。采用X射线光电子能谱(XPS)、紫外光谱(UV-vis)分析进行表征,研究了邻苯二酚(CA)-高碘酸钠(SP)在聚偏氟乙烯(PVDF)、钴酸锂(LiCoO2)和石墨表面的吸附机理。通过浮选试验验证了正负极材料经CA-SP沉积液改性后的浮选性能。结果表明,通过浮选可获得品位为83%的富钴精矿,且回收率达到90%,证明CA-SP为一种有效的正极材料抑制剂,具有成本低、环境友好等优点,在工业电池回收中具有较好的推广价值。