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《上海第二工业大学》 2018年
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柠檬酸还原性体系浸出废旧钴酸锂电池正极材料的研究

贺欣  
【摘要】:目前,随着经济、社会以及人民生活水平的快速发展,锂离子电池的产量和使用量不断提高,应用领域也越来越广泛,但给人民生活带来便利的同时,也造成了很多环境及资源浪费问题。回收废旧锂离子电池中的有价金属对于环境保护和资源回收来说都是极有必要的。在本课题中,首先对锂离子电池进行放电、拆解,采用多种处理方法(包括有机溶剂处理法、酸或碱溶解法、破碎处理法、热处理法)分离废旧锂离子电池正极活性材料和集流体,对不同方法的优缺点进行比较,最终选用热处理方法进行分离,同时去除活性材料中的粘结剂PVDF和导电剂乙炔黑。对于废旧锂离子电池的浸出过程,用含有柠檬酸和硫代硫酸钠的共存体系从废旧LIBs正极材料中有效地浸出Li和Co。考察了柠檬酸浓度、硫代硫酸钠浓度、浸出时间、固液比和温度5个单因素的影响,表明除S/L比外,其他因素对Co和Li的浸出均有积极作用。并在5个单因素基础上,用Design-Expert 8.0.6.1软件研究多因素对Co和Li浸出的影响,进行响应面分析,优化得到最佳反应条件,根据实际情况,得出最佳反应条件为柠檬酸浓度1.2mol/L、硫代硫酸钠浓度0.3mol/L、浸出时间35min、固液比20g/L、浸出温度70℃。该条件下,钴的浸出率可达99%以上,锂的浸出率接近100%。提出浸出过程总化学反应式,通过XRD、SEM和离子色谱分析研究其反应机理,表明浸出过程中可以获得较纯的硫作为副产物回收,产生的SO_2可收集起来作为工业生产硫酸的原料,且该化学反应方程式符合电子守恒原理,认为提出的化学反应式是成立的。并将本体系与现有无机体系从反应速率和经济价值方面进行对比分析,表明本体系操作简单,成本低,效率高,价值也高,可以考虑进一步的商业应用。
【学位授予单位】:上海第二工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:X705

【参考文献】
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