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。

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。

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。

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.

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。

低共熔溶剂回收锂离子电池正极材料的研究

废旧锂离子电池不仅造成了严重的资源浪费同时还带来严重的环境污染问题。传统锂离子电池材料回收方法存在高能耗、高成本以及二次污染等不足。本文成功制备出乙二醇/氯化锌低共熔溶剂(DES),利用其对金属氧化物优秀的溶解能力,用于三元锂离子电池正极材料有价金属的回收,并分析了不同氯化锌浓度对低共熔溶剂热物性及其浸取能力的影响,对绿色环保回收三元锂离子电池正极材料提供了新的思路。