探析废锂离子电池中金属的回收

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1、分类号UDC密级1933506学位论文废锂离子电池中金属的回收作者姓名：于青指导教师：翟玉春教授刘国强副教授东北大学冶金物理化学研究所申请学位级别：硕士学科类学科专业名称：化学工艺论文提交日期：2008年1月2日论文答辩学位授予日期：2008年3月答辩委员评阅人：田彦文宋毅东北大学2008年1月、

2、’ADissertationin￡塾呈磐i璺!盟墅￡塾望Q!Q譬立RecoVeryofMetalfromSpentLithium—ionBatteriesbyYuQingSupervisor：ProfessorZhaiⅥlchullA由unctProfessorL

3、iuGuoqiangNonheasternUniVersi坶January2008■～歹，．17．I-{，_I独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得■’”的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过t的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢：正’思o学位论文作者签名：彳青日期：沙钟J曰纫学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文

4、的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：●，东北大学硕士学位论文摘要废锂离子电池中金属的回收摘要随着锂离子电池产量和应用的增多，废弃锂离子电池的处理已经成为一个日益迫切的问题。在众多的处理方案中，再生处理是目前的研究热点，同时也是最具发展前途的方案。它不仅可以解决报废锂离子电池所带来的一系列环境问题，而且对电池中有价金属进行回收并循环利用，也有效的缓解了资源的紧张。本论文在探索试验的基础上

5、，针对废锂离子电池组成特点，并结合实际情况，确定了电池放电处理一机械破碎_正负极分离_钴铝分离_硫酸双氧水浸出_钴锂沉淀分离的湿法工艺流程从废锂离子电池中回收有价金属铝、铜、钴、锂等。该工艺设计简单，着眼于实际应用，实现了资源的回收利用，无废物产生，对环境友好。具体的研究内容和取得的成果如下：通过预处理，将单体电池机械破碎，分离开电池正负极，正极材料在450℃焙烧2h，除去粘结剂PVDF，超声振荡2min，将钴酸锂成功从铝箔上分离，回收铝。负级材料在200℃焙烧2h，超声振荡2miIl，回收铜。在400℃、600℃、800℃的温度下对钴酸锂进行热处理，通过X

6、l王D和SEM分析发现，随着焙烧温度的增加，C0304含量逐渐增加，LiC002颗粒细小均匀，分散性好，易于浸出。对正极活性物质LiC002采用硫酸．双氧水体系浸出，成功分离乙炔黑等杂质。在单因素试验的基础上进行正交试验，结果发现：钴和锂的浸出率随着温度的升高、反应时间的增长、硫酸浓度的增加、双氧水加入量的增多而增大。确定最佳的浸出条件为：温度80℃、时间120min、酸氧比4：l、硫酸浓度4Inol／L，钴和锂的浸出率达到94-3％。本文还对钻酸锂的浸出反应动力学进行了研究，由实验得出如下结论：(1)根据公式lIlL=一聊hlc+I，求出酸度影响级数m=O

7、．82，因此钴浸出反应的速^rI度与酸浓度之间的关系可表示为：竺譬occ≯，说明硫酸浓度对c02+浸取影响较大。Ⅲ一所得酸浸反应的动力学方程为：lll‘=_o．821Ilc叶+3．6812F(2)根据公式1110=熹+I，可得钴浸出反应的表观活化能为17．3kJ／mol，该数值-II．东北大学硕士学位论文摘要表明，钴浸出反应的控制步骤为扩散步骤。对钴酸锂浸出液中钴和锂离子进行沉淀分离实验，比较了直接合成法和过程络合法沉钴的效果，分别沉淀出小Co(OH)2和p．Co(oH)2，并在800℃煅烧4h结晶，制备出氧化钴。用饱和的Na2C03溶液在90℃的温度下沉锂

8、，制备碳酸锂。通过)(】m分析发现，制备的氧化钴和碳酸锂产品衍射峰尖锐，纯度较高。整个实验设计工艺简单，效率高，回收彻底，具有较好的应用前景。关键词：废锂离子电池；预处理，钴锂回收；钴浸出动力学；氧化钴；碳酸锂-III-●东北大学硕士学位论文AbstractRecove巧ofMetal仔omSpentLithium—ionBatteriesAbstractDisposalofspemlithi啪-ionb甜甜es(LIBs)haVebecomingmoreaIldmoreimpoIrtant谢ththegrowⅡlofproductionaIlduseofL

9、IBs．I沁cyclingtreatmenthasa