响应曲面法优化废旧三元锂电池黑粉酸浸工艺

使用盐酸直接浸出废旧三元锂电池黑粉中的锂、镍、钴、锰,采用基于Box-Behnken设计的响应曲面法,考察反应温度、酸浓度、时间对4种元素浸出率的影响。结果表明,直接酸浸法最佳工艺条件为:酸浓度6 mol/L,固液比250 g/L,反应温度60℃,反应时间7 h,2次浸出后,锂浸出率为99.96%,镍浸出率为99.73%,钴浸出率99.90%,锰含量为99.82%。

废弃三元电极材料的热还原特性及有价组分分离

本文基于电极材料中有机组分的热还原特性研究了废弃三元电极材料中各有价成分的资源化回收。使用热重分析(TG)法研究了电极材料有机组分热解失重行为,采用热重-气相色谱-质谱联用分析仪(TG-GC-MS)定性分析了在有机组分各失重温度下的热解产物,进而明确了失重行为产生的原因。在此基础上,探索了负极材料中有机组分丁苯橡胶对正极材料热还原的可行性,并使用X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析了不同条件下处理后正极材料的物相及价态变化;最后,基于实验结果提出了废弃三元锂离子电池电极片中有价成分全组分回收工艺。结果表明:正负电极材料有机组分的热解失重过程分为三个阶段,且失重原因主要为电解液挥发和黏结剂分解,但有机组分差异导致各阶段温度范围有所不同。热还原产物的XRD与XPS分析结果表明,去除黏结剂的正极材料在丁苯橡胶加入量超过18.5%后逐渐产生热还原效果,导致其结构破坏和元素价态降低。在前述实验基础上,开展正、负电极片混合热还原处理,产物经破碎筛分、磁选、水浸、碱浸、酸浸、分步沉淀等联合方法实现了有价组分的高效率回收。

废旧磷酸铁锂电池正极材料回收利用技术研究进展

综合考虑能源危机、环境问题、锂资源对锂电池行业发展的约束性,废旧锂电池回收是一项十分必要且有意义的工作。本文综述了废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收利用方法,包括化学沉淀法、选择性浸出法、机械化学法、电化学提锂法等有价元素提取技术,以及固相修复再生、水热修复再生、电化学修复再生等修复再生技术,并指出不同回收利用方法的优势与不足;针对现阶段废旧磷酸铁锂电池正极材料回收利用存在的问题提出展望,为后续开展废旧磷酸铁锂电池回收利用的相关研究及工业应用提供参考。

添加剂对煤基石墨微观结构的影响

以太西无烟煤为原料,分别加入不同质量的二氧化硅、二氧化钛、氧化铁为添加剂,采用高温石墨化处理制备煤基石墨。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光共焦拉曼光谱仪(RAMAN)、全自动比表面积和孔径分析仪(BET)等手段表征煤基石墨微观结构。研究表明经2800℃高温热处理后,所得煤基石墨的石墨化度均超过89%,显著改善了无烟煤无序的微晶结构,实现了煤中sp^(2)杂化碳原子有序化重排;在相同的添加剂混入水平下,以二氧化钛为添加剂的煤基石墨的石墨化程度、堆砌高度相对较高,层间距与理想石墨层间距差异最小,碳材料有序度越高;拉曼光谱显示不同添加剂作用下煤基石墨的有序度差异明显,并同步受添加剂用量影响,各添加剂中TXSC3、TXTC2和TXIC3煤基石墨的有序度最高;扫描电镜下发现在3种添加剂条件下,可分别制备出鳞片状,球形以及2种形貌兼具的煤基石墨;各煤基石墨的比表面积和孔径分布数据显示具有相似的低温氮气吸附−脱附等温线。

大型仪器共享平台建设在一流大学人才培养能力建设中的作用

在"双一流"建设以及创新人才培养的过程中,通过深度开放高校大型仪器设备、构建校级共享平台,实现大型仪器设备"网络预约-软硬件联动-自主测试-远程管理"全方位开放的管理运行模式;发挥分析测试公共平台的引导作用,进而在本科生中开设现代仪器分析课程,并配合独立设课的大型仪器分析实验课程和其他本科生创新实践,拓展本科生的科学视野与分析方法手段,为突破本科生创新能力培养学术层次的瓶颈,探索出一条新途径。

废弃锂电池中有价金属的浸出试验研究

以废弃的手机锂离子电池为对象,研究了柠檬酸浸出钴酸锂的过程,考察了柠檬酸浓度、双氧水用量、反应温度及反应时间对钴酸锂浸出率的影响。结果表明,正极材料在马弗炉中焙烧2 h后,粘结剂被分解;柠檬酸与钴酸锂发生反应时,可使铝箔片与正极活性材料分离,同时得到含有价金属的溶液;在柠檬酸浓度1.25 mol/L、双氧水体积分数6%、反应温度50℃、反应时间50 min条件下,钴、锂浸出率分别为91.37%和92.97%,而铝浸出率较低,仅为15.10%。此工序简单及易于产业化发展,铝箔经清洗后可直接回收。

Enhancement of leaching of cobalt and lithium from spent lithium-ion batteries by mechanochemical process

A mechanochemical method with SiO_(2)as the grinding aid was used to enhance the leaching efficiencies of Co and Li from spent lithium batteries(LIBs).Experiment results show that the optimal leaching efficiencies of 94.91%for Co and 97.22%for Li were obtained under the parameters of SiO_(2)/LiCoO_(2)mass ratio of 1:1,grinding speed of 500 r/min and grinding time of 30 min in citric acid.Characterization results indicate that the surficial properties of LiCoO_(2)were changed after mechanochemical grinding treatment due to the newly generated surfaces on LiCoO_(2).Meanwhile,the incompletely coordinated atomic structure and defective lattice structure lead to the activation of LiCoO_(2).The reduction effect of carbon black on Co^(3+)under the action of mechanical forces increases its leaching efficiencies in the citric acid solution.The proposed process was found efficiently to recover Co and Li from LiCoO_(2).