新型低共熔溶剂法回收锂电池钴酸锂正极材料

研究了废旧锂电池中钴资源的回收利用。本论文报导了一种氯化胆碱-丙二酸型低共熔溶剂耦合碳酸钠滴定沉淀的方法。实验表明,氯化胆碱与丙二酸的摩尔比例为1∶1时形成的DES对钴酸锂的溶解效果最好。DES在90℃的加热条件下可实现对钴酸锂较好的溶解。通过碳酸钠沉淀滴定可获得较高纯度的含钴沉淀。定量计算后得出钴酸锂中钴的提取率达到83.4%,较好地实现了对废旧锂电池钴酸锂正极材料中钴成分的回收利用。

优先提锂湿法工艺回收废旧磷酸铁锂电池

文章详细介绍了一种优先提锂湿法回收碳酸锂的工艺流程,先用碱除铝,再酸浸分离磷酸铁,除杂后沉锂,工艺流程简化、试剂消耗量小、锂浸出选择性较高,工艺经济效益相对更好,可以为磷酸铁锂电池回收企业提供一种工艺流程简化、试剂消耗量小、锂浸出选择性较高、工艺经济效益相对更好的工艺技术路线。

基于热平衡的废旧锂离子电池回收系统二燃室简化用气量预测

基于锂离子电池回收过程中的质热平衡计算,依靠Matlab平台,针对物理破碎预处理过程(破碎-热处理-二燃-急冷),根据电池种类、单位时间投料量,以及二燃室相关结构参数计算过程中所需天然气与助燃空气量,为生产过程中工艺参数调节提供理论支持;或根据所提供预计回收量推演二燃室尺寸,为回收过程精准化控制提供基础。

以三元锂电池回收的末端废渣为原料制备的高效核壳结构催化剂性能及机理研究

随着新能源汽车的推广和普及,锂离子电池的装机量呈爆发式增长,随之而来的是大量锂电池的报废,亟待回收处理.已有锂电池回收技术提取锂、镍、钴、锰等金属后仍残留有一定量过渡金属的末端废渣,若不加以处理处置直接丢弃到环境中会造成重金属的环境污染风险.本研究提出一种以锂电池回收的末端废渣为原料,与三聚氰胺固体粉末混合后热解的方法,制备出具有核壳结构的高性能催化剂,用于催化过硫酸盐氧化剂氧化去除有机污染物,实现其高值化再利用.结果表明:①新制备的催化剂具有明显的核壳结构,核为镍钴氮化物和锰氧化物,壳为厚度约5.7~13.1 nm的石墨化碳层.②以单过硫酸盐(PMS)为氧化剂,对新制备催化剂(NCM1)的催化性能进行了测试,发现其可高效催化PMS降解苯甲酸、苯酚等一系列难降解有机污染物,当NCM1的投加量为0.03 g/L时,浓度为0.05 mmol/L的难降解有机物—2,4-二氯苯酚,在吸附后2 h内降解完全.NCM1/PMS降解体系受环境条件的影响较纯自由基体系小.③循环试验的结果表明,该材料可实现多次循环利用且催化效率基本保持稳定.④对降解完成后体系中的金属离子进行测定发现,新制备的催化剂在催化降解过程中,金属离子仅有微量溶出,而原始废渣则大量溶出金属离子,说明与三聚氰胺混合热解可有效固定废渣中的金属.⑤经淬灭试验、D2O替换和EPR测试等一系列试验,证明新催化剂催化单过硫酸盐降解有机污染物体系中硫酸根自由基和单线态氧均具有一定贡献,但还存在其他未被探明的机理.研究显示,新制备的NCM1具有高PMS催化活性以及良好的稳定性和环境友好性,展现出巨大的应用潜力,对锂电池回收废渣的处理处置具有参考意义.

磷酸体系应用于失效磷酸铁锂电池正极材料回收的研究

以H_3PO_4-H2O_2溶液对除铝后的失效磷酸铁锂电池正极材料进行浸出锂实验,采用ICP-OES测定浸出液中Li+和Fe3+浓度,研究了H2O_2及H_3PO_4加入量、液固质量比(L/S)、反应温度、搅拌转速、反应时间及体系终态pH值对Li浸出率的影响,并对终态pH值为3.5得到的滤渣进行XRD分析,结果表明,Li浸出率随H2O_2及H_3PO_4加入量的增加而增大,但当H2O_2与H_3PO_4用量分别高于1.2倍、1.1倍反应计量时,锂浸出率增速趋缓;随着液固质量比的增大,Li浸出率呈现先增大后减小的趋势;在30~60℃反应温度对Li浸出率影响不明显;Li浸出率随搅拌转速的提高和反应时间的延长而增大,但搅拌转速高于30 r×min^(-1)、反应时间超过3.0 h后Li浸出率变化不明显;体系终态pH为3.5时,锂浸出率为99.21%、铁沉淀率为99.99%,浸出渣为Fe PO_4·2H2O。

氧化焙烧-循环浸出-沉淀法脱除废旧锂离子电池粉末中杂质元素

高效、清洁的回收废旧锂离子电池中有价金属是现在资源循环回收领域的热点,具有重大的经济效益和环保价值。本文提出了一种处理废旧锂离子电池的新方法,主要包括氧化焙烧、循环浸出和净化除杂三个步骤。第一步,在O_(2)环境下对电池粉末进行脱碳处理(700℃,气体流速为240 mL/min,30 min),脱碳率为99%。第二步,以水合肼作为还原剂,在硫酸体系中,进行有价金属的浸出,在最佳条件(0.64 mol/L N_(2)H_(4)·H_(2)O、6mol/L H_(2)SO_(4)、80℃、浸出液液固比5 mL/g、浸出时间120 min)下,锂、镍、钴、锰、铝和铜的浸出率均达90%。然后,以水合肼作为还原剂,通过循环浸出去除浸出液中的铜,得到在最佳条件(0.64 mol/L N_(2)H_(4)·H_(2)O、浸出液液固比6 mL/g、80℃、浸出时间120 min)下,铜的沉淀率为96%,铜被还原成氧化亚铜进入沉淀渣中。第三步,以苯甲酸钠为沉淀剂,选择性沉淀浸出液中的铝,在最佳条件(苯甲酸钠实际与理论加入量之比为2、50℃、反应时间180 min)下,铝的沉淀率为96%,铝以苯甲酸铝的形式进入沉淀渣中,将苯甲酸铝溶于0.5 mol/L的Hcl,可实现苯甲酸的循环利用。

废旧锂离子电池回收预处理专利综述

对废旧锂离子电池回收预处理技术国内专利进行分析。选择预处理技术涉及的电池安全放电、拆解破碎、集流体与活性物质的分离、污染防治等关键词,并结合国际专利分类(IPC)号,以国家知识产权局专利数据库中1990-2020年的检索结果为样本,分析国内锂离子电池回收预处理技术的专利及变化情况,总结回收预处理技术现状与发展趋势。

双极膜电渗析在分离硫酸锂生产酸碱的研究

研究验证了用双极膜电渗析技术在分离锂离子电池正极材料回收过程中的产物Li_(2)SO_(4)溶液并生产高浓度的LiOH和H_(2)SO_(4)溶液的可行性。将1.1 mol/L的Li_(2)SO_(4)溶液转化为2.2 mol/L的LiOH和1.3 mol/L的H_(2)SO_(4)。研究了装置中并联单元组数和溶液流速对回收结果的影响。实验结果表明,Li+回收率能达到92.3%;增加双极膜电渗析装置中并联单元组数,可以使酸室和碱室中溶液浓度增长更快,酸碱溶液的回收效率更高,反应时间变短,能耗降低。5组并联单元的装置将能耗成本降低到3.40 kWh/kg,进而推导出,扩大为100组并联单元时能降低至1.58 kWh/kg;适当增大腔室内溶液流速,能提高反应过程中LiOH溶液浓度,增加Li+的回收率和电流效率;研究表明,将单次Li+回收率控制在80%左右,多次循环分离Li_(2)SO_(4)母液,降低能耗的同时提高产物溶液的纯度。

“双碳”背景下新能源汽车电池法律规制研究

中国的能源发展已进入新时代,“双碳”目标为新时代中国能源发展指明了方向。新能源汽车的不断发展和持续进步对环境治理和节能减排具有重大的意义和效用。但不可忽视的是,随着新能源汽车的产能不断提升,新能源汽车的核心部件锂电池在制造过程、使用过程以及回收利用过程中会产生新的环境污染和破坏。对此,需要通过法律层面对过程进行法律规制从而实现环境治理,促进新能源的最大最优利用。

废旧锂电池回收处理过程中的新型废气净化工艺

针对废旧锂电池回收处理过程中产生的废气,文章介绍了一种燃烧+分步回收副产物的新型净化工艺,该工艺通过燃烧、控温吸收、净化脱除等步骤,可实现污染物的分步去除。同时,该工艺可对磷酸、氢氟酸进行分级回收,得到优质的副产品。该工艺的优势还在于充分利用了废气中有机物的燃烧热,使生产过程中的能耗低、运行成本低。

废旧锂电池包装的技术要求及相关规则

描述回收的锂电池以及损坏或有缺陷的锂电池存在的各类风险,包装设计的要求;介绍联合国建议书、IMDG CODE、ADR、美国49CFR和加拿大TDGR的相关规则。

回收磷酸铁锂材料金属元素浸出动力学研究

采用盐酸对回收的磷酸铁锂正极材料中的金属元素进行浸出实验,重点研究了盐酸过量的比例、酸浸的温度、酸浸的时间等对金属元素浸出效果的影响。结果表明,在盐酸过量1.2倍、酸浸温度70℃、搅拌速度200r/min、时间45分钟条件下,金属元素的酸浸出率可以达到98.2%,实现了磷酸铁锂材料中金属元素的有效回收。

三室膜电渗析分离硫酸锂回收酸碱

设计使用三室膜反应器通过电渗析来分离废旧锂离子电池正极材料回收过程中产生的Li_(2)SO_(4)溶液并得到高浓度的LiOH和H_(2)SO_(4)溶液,循环用于生产线中,实现闭环控制,提升材料利用率和回收经济性。考察了电流密度和淡化室初始浓度对回收结果的影响。实验表明,Li^(+)和SO_(4)^(2-)的分离率分别为94.4%和83.8%,回收率分别达到88.8%和76.3%;从相同反应时间及理论迁移相同离子数两个角度分析四种电流密度的适用性,结果表明833.33 A/m^(2)恒电流密度回收效率最高;淡化室溶液初始浓度越高,阴极浓缩室溶液浓度越大,浓度提升速率越快,一定程度上降低了能耗。

锂电池塑料及负极构建零价铁—铜/石墨—碳材料去除水中对氯苯酚

以废弃锂电池负极和塑料为原料,与氧化铁通过碳热反应制备零价铁-铜/石墨-碳材料(ZVI-Cu/GP),采用XRD、SEM、EDS、FTIR、氮吸附/脱附等对材料的结构和组分进行表征,并考察了其去除水中对氯苯酚(4-CP)的效率。实验结果表明:ZVI在ZVI-Cu/GP中有较好的分散性;当过氧化氢浓度为1 mmol/L,溶液p H=3.0,ZVI-Cu/GP投加量为0.4 g/L,温度为25℃,4-CP浓度10 mg/L时,4-CP的去除率在10 min内达到99%;4-CP去除率随着pH的降低而升高,随着ZVI-Cu/GP投加量的增加而升高,随着过氧化氢浓度的升高而升高。

废旧高镍三元正极材料在锂-氧气电池中的催化性能研究

采用碱洗煅烧法回收废旧锂离子电池高镍三元正极材料,制备得到含Ni、Co、Mn 3种过渡金属元素氧化物,并用作锂-氧气电池的正极催化剂.根据XRD和XPS结果,回收的高镍三元正极材料与原始材料相比,回收的Spent 811材料表面存在较严重的锂镍混排,具有较厚的氧化镍岩盐相.电化学测试结果显示,基于Spent 811为正极催化剂的锂-氧气电池表现出较大的比容量和良好的循环稳定性.在100 mA·g^(-1)的电流密度下放电比容量可达5307.5 mAh·g^(-1),且在限定容量800 mAh·g^(-1)下可以稳定循环80圈.本文认为回收的Spent 811材料在长循环后形成的氧化镍相与表面缺陷之间的协同作用,大大提升了Spent 811材料的催化活性,促进了放电产物的可逆形成与分解,从而改善锂-氧气电池的循环性能.

破损动力电池运输包装的探讨

阐述破损和高危状态的锂电池可能发生的各种危险:高温和热反应、起火爆炸、产生有毒气体和电解液泄漏等;介绍相关的国际规则和正确防范措施;分析国际上先进的防护材料和设备装置,并介绍了多个通过测试和当事国政府批准的案例。探讨国内回收锂电池需要重视的包装原则和要求,以及我国执行批准的方法和路径。

废旧锂离子电池正极材料有价金属的回收及高值化利用研究进展

锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长等独特优势,已成为移动电子设备与电动汽车的主要电源之一。然而,锂离子电池在正常使用和梯次利用报废后,若未能合理处置,将导致巨大的资源浪费和严重的环境污染问题。目前,废旧锂离子电池正极材料的传统闭环回收方法主要包括直接再生、火法回收和湿法回收,这些方法主要是将废旧电池正极材料中的有价金属回收并再生用于电池工业。同时,关于废旧锂离子电池正极材料非闭环高值化的研究也大量涌现。然而,由于相关研究分化程度高、隔离性强,缺乏对废旧锂离子电池正极材料有价金属的传统闭环回收与非闭环高值化研究现状和前景的系统性整理和评价。为弥补该不足,系统论述了废旧磷酸铁锂与三元正极材料有价金属的闭环回收处理现状,以及废旧锂离子电池正极材料有价金属非闭环转化为其他储能装置的电极材料或环境功能材料的潜力,并从产业角度对2种不同回收模式的工艺和产品性能进行了比较和评价。在此基础上,简要概述了废旧锂离子电池正极材料闭环回收与非闭环高值化利用相关的挑战与发展趋势,为废旧锂离子电池正极材料的合理处置提供了重要参考。

基于LCA的废锂电池典型回收再生工艺碳足迹分析和环境影响评价

在“双碳”目标下,废锂电池回收可通过资源循环利用实现减污降碳并缓解金属资源供应紧张,是国家重要的战略研究方向。目前国内主要采用湿法回收工艺进行废锂电池正极材料回收,但工艺流程长导致不同工艺环节的物碳足迹和三废产生尚不清晰。针对废锂电池回收再生NCM811三元前驱体典型湿法冶金工艺,从减污降碳的视角,对全流程各环节进行了生命周期综合评价分析。通过建立回收再生工艺中不同单元节点的投入产出模型,采用IPCC 2013 GWP100a方法计算回收再生1000 kg高镍三元前驱体产品的碳足迹为2.07×10^(4)kg CO_(2)eq,并使用Eco-indicator 99方法对各工艺单元进行环境影响评价,结果表明:预处理、前驱体合成、除杂节点碳足迹分别贡献42.99%、23.46%、21.66%,环境生态指数依次为582.88,380.94,394.06 Pt,明确了预处理、前驱体合成、除杂单元是应重点关注的减污降碳环节。

回收废锂离子电池中贵金属元素的研究进展

随着电力储能需求的激增,大量投入市场的锂离子电池在废弃时面临回收率低下的问题。废弃锂电池中锂、钴等贵金属作为战略性资源,存在短缺风险,对其提取并回收在减少环境污染的同时具有显著经济意义。湿法冶金工艺因其低能耗污染等优势,在回收锂电池贵金属的研究中应用广泛。本文在阐述锂电池结构的基础上,从浸出液、预处理等方面对工艺与机制进行深入分析,并简述以生物浸出液为主的生物湿法冶金作用机制与影响因素。此外,火法冶金技术在锂电池回收方面发展势头迅猛,文章归纳近期新兴工艺与回收机理。最后,总结现阶段工艺回收废锂离子电池中贵金属的局限,对未来技术升级进行展望,旨在促进贵金属回收进程,助力实现国家“双碳”目标。

非溶剂水添加对溶剂剥离正极材料与集流体的影响

通过聚偏氟乙烯(PVDF)在不同体系中的溶解性差异对其进行溶解与去除,从而剥离废锂电池正极极片的活性物质与铝箔集流体。通过调控N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中H_(2)O的质量分数来溶解和去除有机粘结剂PVDF,考察了非溶剂水添加对电池极片剥离效果的影响。结果表明,非溶剂水添加质量分数为0~5%、温度为80℃、超声处理60 min、固液比为1∶5、搅拌速率为600 r/min的条件下,极片剥离效果较好,最佳剥离率为99.62%。在此基础上进行了PVDF的析出去除及NMP循环回用可行性探究。对比传统溶剂溶解法,非溶剂水的添加具有环保性、经济性的优点。