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废旧NCM523型锂离子电池正极材料中镍和钴的回收

2021-11-09李卓阳王碧侠张晨露王子钰

重庆大学学报 2021年10期
关键词:实验

李卓阳,王碧侠,b,张晨露,王子钰

(西安建筑科技大学 a.冶金工程学院;b.陕西省黄金与资源重点实验室,西安 710055)

锂离子电池储能密度高、体积小、寿命长[1],随着其用量逐年增加,产生了大量的废旧锂离子电池,预计到2023年废旧锂离子电池的数量将达到116万吨[2]。废旧三元锂离子电池中的有价金属Ni、Co、Li、Mn都具有极高的回收价值,考虑到环境保护和经济效益,废旧锂离子电池的回收问题也迫在眉睫。

正极材料的回收一般包括预处理、选择性分离有价金属和再利用三部分[3]。预处理常用机械破碎[4-6]、热处理[7-9]和溶解法[10-12]等分离出正极活性物质。选择性分离有价金属常用湿法酸浸工艺,酸浸所用的无机酸包括H3PO4[13]、H2SO4[14]、HCl[15-16]、HNO3[17]等,有机酸包括苹果酸[18]、柠檬酸[19-20]、抗坏血酸[21]、草酸[22]等;为了浸出高价金属氧化物,酸浸时常加入H2O2[23]、(NH4)2SO3[24]等还原剂。回收再利用分为逐步分离回收和同时回收多种有价金属并直接制备成新材料[25]。王晓峰等[26]用氨水络合并利用弱酸性阳离子交换树脂提取出有价金属,再用不同浓度的(NH4)2SO4溶液分别洗脱出Ni和Co,用H2SO4溶液洗脱出剩余Co,Co和Ni的回收率达到84.9%和89.1%;陈亮等[27]用黄钠铁矾法分离铁,萃取剂N902分离铜,水解沉淀法分离铝,最后用碳酸盐共沉淀法制备镍钴锰碳酸盐前躯体,回收率均达到95%;Liu等[28]用P227萃取出Ni、Co、Mn,用HCl剥离负载有机相,再用草酸共沉淀和高温煅烧法制备出电化学性能优异的NCM333电池材料。

NiCoO2材料有广泛的应用,Ning等[29]将三维NiCoP纳米粒子嵌入NiCoO2纳米线电极中,制备出非对称超级电容器NiCoO2/NiCoP-20,具有优异的灵活性、导电性和氧化还原活性。……

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