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废旧三元锂离子电池正极还原焙烧回收Li的研究

2021-01-19严康熊正阳刘志楼徐志峰王瑞祥聂华平

中南大学学报(自然科学版) 2020年12期
关键词:区域

严康,熊正阳,刘志楼,徐志峰,王瑞祥,聂华平

(江西理工大学绿色冶金与过程强化研究所,江西赣州,341000)

近年来,锂离子电池(lithium ion batteries,LIBs)使用量持续增高,预计到2025年,废旧LIBs的报废量将达到97.7 GW·h,若大量报废的LIBs得不到合理处理,将对环境产生巨大危害[1-5]。LIBs中含有Ni,Co,Mn 和Li 等多种有价金属,回收LIBs 对于解决环境污染以及金属资源相对匮乏问题都具有重大意义[6-7]。目前,对于废旧LIBs 正极材料的主要回收方法有湿法冶金、火法冶金、湿法-火法联合冶金[8-14],其中湿法冶金应用最广泛。MESHRAM 等[15]以H2SO4为浸出剂,NaHSO3为还原剂,在368 K 下浸出正极活性材料(nickel cobalt manganese,NCM),Li浸出率可达96.7%。采用此方法可得到较高的Li 浸出率,但浸出尾液难以处理,且Li 和其他有价金属较难分离,回收率难以保证。LI 等[16]使用H2O2和柠檬酸对NCM 进行浸出,通过溶胶-凝胶法合成的新型NCM 电化学性能优异,可实现有价金属高效利用,但有机酸浸出后废水难以处理且处理成本偏高,难以实现工业化应用。由于正极材料结构稳定,采用常规湿法回收废旧LIBs 中有价金属时,需要添加H2O2和NaHSO3等还原剂[17-18]才能实现有价金属浸出。后续分离Ni,Co和Mn所使用的沉淀法存在流程长、操作复杂等缺点,使用萃取法分离有价金属存在损失率大等缺点[19]。鉴于常规湿法所存在的诸多问题[20-21],一些研究者提出了更加环保且经济的回收方法,如:LI等[22]使用石墨和LiCoO2在1 000°C下无氧焙烧,经过磁选回收Co,Li 和石墨,Li 回收率达98%,此法绿色环保且在应用过程中不引入杂质,但Li2CO3在水中溶解度很低,湿法磁选时需要大量浸出液,且焙烧温度高,容易烧结,使得回收产物纯度偏低。……

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