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美高梅4688官方网站周向阳课题组在废旧锂电池正极材料回收领域取得重要进展

来源:冶环院 点击次数:次 发布时间:2020年07月20日 作者:

本网讯 随着动力电池退役期的陆续到来,废旧锂离子电池的数量将进入井喷式增长阶段,针对其中有价组分的回收也成为了人们关注的焦点,尽管前人在废旧电池回收方面已做了大量研究,但如何实现回收工艺的经济环保性仍是该领域的一个难点问题。最近,美高梅4688官方网站周向阳教授课题组,在废旧锂电池正极材料的高效选择性浸出及其机理研究方面取得了重要进展,相关研究成果在资源回收领域著名杂志《危险材料杂志》(Journal of Hazardous Materials)上在线发表,同时申报了包括“一种废旧动力锂电池正极极片中有价金属元素的全量回收方法”在内的多项涉及该高效回收技术的国家发明专利。

废旧锂电池正极材料的回收通常包括火法、湿法以及火法-湿法联合处理工艺。火法工艺具有处理能力大等优点,但也存在能耗高以及钴、镍与锂等有价元素难全部回收等缺陷;传统湿法工艺具有有价元素浸出率高等优势,但浸出液中各元素的分离与纯化过程复杂。针对上述问题,美高梅4688官方网站周向阳教授课题组创新性地采用还原焙烧和氨浸的方法,对废旧锂电池正极材料中的有价金属进行了高效选择性回收。首先因地制宜地采用废旧石墨负极材料和废旧三元正极材料混合进行还原焙烧,再通过简便水浸实现了锂的选择性浸出,同时得到了较纯的碳酸锂产品;随后在NH3·H2O-(NH4)2SO3体系下实现了镍钴的选择性浸出,而锰以(NH4)2Mn(SO3)H2O, (NH4)2Mn(SO4)6H2O and (NH4)2Mn2(SO3)3的形式留在了渣中,同时从热力学和动力学上对过渡金属的浸出机理和行为进行了详细的研究。下图为废旧锂离子电池正极材料选择性浸出的工艺流程,该研究所提出的选择性浸出工艺,不仅高效回收了废旧锂电池正极材料中的有价金属,而且大大简化了后续分离纯化工序,由原来的多步分离提纯变为镍钴的一步分离,减少了化学药品的使用,降低了有价金属的损失,整体工艺流程经济环保,为废旧锂电池正极材料的回收提供了一条全新的思路。

详细研究见论文(doi:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123491)。另外,课题组还开发了一种全新的廉价固态还原剂,研究表明,该还原剂用在硫酸常压浸出废旧锂电池正极材料工艺中时,可使镍、钴、锰与锂等的浸出效率分别接近99%,且该还原剂不会将钠等阳离子带入浸出液,该研究更多的相关成果尚在整理中。

(冶环院供稿)


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