廢舊鋰離子電池陰極材料中鈷的回收.pdf

1、手機(jī)和便攜式計(jì)算機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的廣泛使用促進(jìn)了鋰離子電池生產(chǎn)量和使用量的大量增長(zhǎng)，但是鋰離子電池的使用壽命不過(guò)區(qū)區(qū)數(shù)年，因此中國(guó)每年廢棄鋰離子電池的產(chǎn)生量持續(xù)增加。廢棄的鋰離子電池如果不經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理就進(jìn)入環(huán)境，不僅僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染，對(duì)人類(lèi)的健康產(chǎn)生極大地危害。同時(shí)，廢舊的鋰離子電池中含有大量的有價(jià)值金屬，尤其是金屬鈷，實(shí)現(xiàn)廢棄鋰離子電池中有價(jià)值金屬資源的回收和再利用具有很大的價(jià)值。
　　本研究選取18650型鋰離子電池為研

2、究對(duì)象，此型號(hào)電池廣泛應(yīng)用于便攜式筆記本電腦。首先對(duì)廢舊鋰離子電池進(jìn)行了放電及破碎拆解，對(duì)拆解后的電池陰極材料進(jìn)行堿浸，分離其中的活性物質(zhì)LiCoO2和鋁箔。獲得廢舊鋰離子電池中的活性物質(zhì)LiCoO2后，采用硫酸-甘蔗渣體系進(jìn)行酸浸，將鈷從廢舊鋰離子電池電極材料中浸出，研究各反應(yīng)因素對(duì)鈷的浸出率的影響，通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得出硫酸-甘蔗渣體系酸浸的最佳條件。探討甘蔗渣提高浸出效果的反應(yīng)機(jī)理。然后與常規(guī)體系的酸浸效果進(jìn)行對(duì)比，探討硫酸-甘蔗

3、渣體系酸浸的可行性。最后利用草酸銨溶液沉淀浸出液中的鈷，研究各反應(yīng)因素對(duì)鈷回收的影響，并利用掃描電子顯微鏡、電感耦合等離子發(fā)射光譜分析儀和X射線衍射分析儀對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征分析。
　　研究結(jié)果表明:
　　1.鈷酸鋰活性物質(zhì)與鋁箔的分離實(shí)驗(yàn)中，最優(yōu)條件為室溫，NaOH溶液濃度2.5mol/L，反應(yīng)時(shí)間9h，并不進(jìn)行粉碎。硫酸-甘蔗渣體系酸浸實(shí)驗(yàn)響應(yīng)面優(yōu)化最佳條件:硫酸溶液硫酸溶液濃度2.54mol/L，硫酸溶液的量20mL，反應(yīng)溫

4、度80℃，液固比199.20mL/g，甘蔗渣的添加量0.59g，甘蔗渣的粒徑0.50mm，金屬Co浸出率為97.35％。對(duì)比常規(guī)酸浸體系，硫酸-甘蔗渣體系的浸出效果較好。
　　2.甘蔗渣作為還原劑參與浸出反應(yīng)，甘蔗渣中的醛基以及反應(yīng)后的中間產(chǎn)物RCOO.H2，都可與Co3+反應(yīng)，將其還原成Co2+，提高了金屬鈷的浸出率。
　　3.鈷的回收實(shí)驗(yàn)中，沉淀草酸鈷最佳實(shí)驗(yàn)條件是:pH為2，反應(yīng)溫度70℃，反應(yīng)時(shí)間60min，[C2O