废锂电三元正极材料和铝镍钴废磁钢混合物酸浸技术研究

采用酸浸技术浸出废锂电三元正极材料和铝镍钴废磁钢混合物中的钴、镍、铜、锂和锰等有价元素,考察了两种废料质量比、反应温度、反应时间、硫酸浓度、液固比等对有价元素浸出率的影响。较优浸出工艺条件为:两废料质量比2.33∶1、硫酸浓度1.1mol/L、液固比6∶1、温度75℃、反应时间4h,在此条件下,钴、铜、镍、锂和锰浸出率均高于99.5%;在酸性条件下Fe~(3+)/Fe~(2+)构成氧化-还原闭路循环反应,促进了浸出反应的进行。该工艺资源利用率高、环境友好,可为综合回收废旧锂电池三元正极材料及铝镍钴废磁钢提供一条新的技术路线。     

从废旧电池正极材料低酸浸出渣中高压酸浸钴镍锰锂试验研究

针对废旧电池正极材料低酸浸出渣常压酸浸钴、镍、锰生产效率低、回收率不高等问题,研究了采用高压酸浸工艺浸出有价金属,考察了硫酸浓度、液固体积质量比、温度、反应时间、还原剂种类及加入量对钴、镍、锰、锂浸出率的影响。结果表明:在硫酸浓度4.0mol/L、液固体积质量比8.0mL/g、温度140℃、反应时间120min、还原剂五水硫代硫酸钠用量0.5g/8g渣条件下,钴、镍、锰、锂浸出率均在99%以上,钴、镍金属损失率不到0.2%,且浸出渣可循环利用,具有较好的工业应用价值。     

废旧镍氢电池负极高温热浸镍钴工艺研究

废旧镍氢电池负极中含有大量的镍钴、稀土等有价元素,为实现电池负极中稀土元素浸出尽可能少,而镍钴元素最大程度浸出的目的,在废旧电池正极材料浸出实验的基础上,通过固定实验温度、浸出液硫酸初始浓度2个条件,研究了废旧镍氢电池负极高温硫酸浸出时液固比、氧化剂用量和浸出时间等因素的影响,找出了各因素最适应的浸出数值,得到了高镍钴浸出率和低稀土浸出率,达到了较为理想的效果.     

采用两矿研磨浸出法从含镍钴等废料中浸出有价金属试验研究

根据两矿法原理,研究了采用振动研磨—同步浸出工艺从含镍钴的废锂电池正极材料和铅镍钴磁钢废料中浸出镍、钴等有价元素,考察了振动频率、球料质量比、2种废料质量比、硫酸浓度、磨浸时间对金属浸出率的影响。结果表明:在振动频率24 Hz、球料质量比4∶1、锂电三元正极废料与铝镍钴磁钢废料质量比5.25∶1、硫酸浓度0.6 mol/L、液固体积质量比6∶1、磨浸时间2 h、温度75℃条件下,镍、钴等金属浸出率均高于99.3%。此工艺流程短,成本低,是综合处理含镍钴等废料的较好方法。     

电化学还原辅助废旧锂离子电池正极材料高效浸出

为了提高废旧锂离子电池正极材料中有价金属的浸出效率,采用电化学还原法实现对正极材料中有价金属的高效浸出。采用单因素试验探索硫酸浓度、浸出时间、温度和电流密度等因素对锂、镍、钴和锰浸出率的影响,借助扫描电镜、X射线衍射仪对电化学浸出前后正极片的表面形貌、元素分布及物相组成进行综合分析。结果表明：在外加电场的作用下实现了有价金属的还原,正极材料浸出后,主要剩余具有多孔结构的黏结剂PVDF;在硫酸浓度0.8 mol/L、浸出时间60 min、温度50 ℃、电流密度30 mA/cm2的条件下,锂、镍、钴和锰的浸出率可分别达到97.2%、95.68%、95.09%、94.61%。     

废旧混合正极材料还原浸出与沉淀再生研究

复杂废旧混合正极材料存在浸出率较低、成本较高、酸浸液金属分离流程较长等问题。采用硫酸为酸浸剂、H_2O_2为还原剂对废旧混合正极材料进行浸出,采用碳酸盐共沉淀法合成三元NCM622,对其进行结构和形貌分析,以及电化学性能的测试。结果表明,浸出最优条件为:硫酸浓度2.5mol/L、H_2O_2添加量0.6mol/L、搅拌速率400r/min、时间30min、温度80℃,此条件下,Li、Ni、Co、Mn的浸出率分别为98.79%、97.05%、96.45%和96.31%。XRD测试表明,再生NCM622无杂峰,且呈典型的α-NaFeO_2层状结构,SEM显示NMC622颗粒大小均匀、少团聚现象。电化学测试表明,1C倍率下首圈放电比容量为152.87mAh/g,循环100圈后,容量保持率为91.35%。     

废旧LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料还原酸浸与沉淀再生研究

提出了苹果酸与亚硫酸氢钠还原浸出-碳酸盐沉淀再生废旧锂离子电池正极材料的新方案,考察了搅拌速度、有机酸浓度、亚硫酸氢钠添加量、浸出温度、浸出时间对Li、Co、Ni、Mn元素浸出率的影响。结果表明,最佳浸出条件为搅拌速度400 r/min,苹果酸浓度2.5 mol/L,亚硫酸氢钠添加量1.25 mol/L,浸出温度90℃,浸出时间120 min;此条件下,Li、Co、Ni、Mn的浸出率分别达到99.91%、98.14%、99.27%、98.43%。借助XRD、SEM、电化学测试手段分析了再生正极材料的性能。结果表明,再生LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料首圈放电比容量为175.5 mA·h/g, 200圈循环容量保持率高达71.96%,再生正极材料性能较优。     

废旧三元锂电池正极材料的回收与再利用

以废旧三元锂电池正极材料为研究对象,采用碳热还原—水浸—高温固相焙烧流程实现选择性回收Li和Ni、Co、Mn再利用的闭环回收工艺。在焙烧温度650 ℃、焙烧时间2 h、碳添加量10%、浸出时间1 h、固液比30 g/L的最佳条件下,Li浸出率为91.04%,浸出液循环浸出三次,可将浸出液Li浓度从1.01 g/L提高至2.68 g/L。浸出液蒸发结晶制备Li2CO3,主要成分为Ni、Co、MnO的浸出渣在空气氛围下焙烧制备三元前驱体,再将Li2CO3和三元前驱体混合研磨进行焙烧,获得再生三元材料。     

碳还原焙烧—水浸法处理废旧三元锂离子正极材料

采用碳还原焙烧—水浸法从废旧三元锂离子正极材料中优先选择性提Li，通过热力学分析，结合XRD、ICP等检测手段，研究了焙烧温度、焙烧时间、配碳量对Li浸出率的影响。结果表明，可以通过碳还原焙烧—水浸法优先提取三元锂离子正极材料中的Li，焙砂中Li以Li2CO3形式存在，在焙烧温度750 ℃、焙烧时间1 h，配碳量20%的条件下，Li浸出率达到97.85%，实现了优先选择性提Li。     

从某稀土尾矿中回收稀土试验研究

研究了采用浸出—净化—沉淀工艺从某离子吸附型稀土尾矿中回收稀土,考察了硫酸质量浓度、浸出时间、浸出温度、液固体积质量比等因素对稀土浸出率的影响。结果表明:在浸出时间3h、硫酸质量浓度150g/L、浸出温度80℃、液固体积质量比3∶1条件下,稀土浸出率达96.44%。该方法对于从同类矿石中回收稀土有一定参考意义。     

从电容型镍氢动力电池正负极材料浸出净化液中直接制备三元正极前驱体

以退役电容型镍氢动力电池硫酸浸出液为原料,经过除杂,净化液通过调整镍、钴、锰离子浓度后,直接加入氨水和碳酸钠共沉淀合成三元前驱体。前驱体为层状球形结构且粒度均匀呈正态分布,利用共沉淀法制备成三元正极材料后组装成软包电池,在0.2C、0.5C和1C放电倍率下,比放电容量达到160mAh/g以上。     

废锂离子动力电池三元正极材料回收研究进展

随着锂电行业的发展,废锂离子动力电池也逐渐增多,为保护环境、缓解金属资源需求紧张的局面,需对废锂离子动力电池中的有价元素进行回收。分别从正极材料分离、浸出、有价金属分离、合成前驱体等方面论述了废锂离子动力电池三元正极材料回收研究现状,并分析了废锂离子动力电池三元正极材料回收优缺点,展望了废锂离子动力电池三元正极材料回收的研究方向。     

废旧三元动力电池正极材料中有用元素提取技术进展

随着新能源汽车产业的发展，汽车动力电池产量快速增长，动力电池报废量也逐年增加。为实现废旧动力电池中有价元素的循环利用，降低废弃物对环境的污染，缓解锂、钴资源供需不平衡矛盾，废旧动力电池资源化迫在眉睫。三元正极材料是废旧动力电池中最具有回收价值的成分，综述了废旧三元动力电池正极材料的湿法提取技术、火法—湿法联合提取技术以及其他提取技术的进展，分析比较了各种技术的优势与不足，并对废旧三元动力电池正极材料中有价元素提取技术未来的发展方向进行展望。     

回用废水对酸浸生产清洁钒的影响

针对钙化焙烧熟料硫酸浸出-铵盐沉钒生产清洁钒工艺中循环利用的回用废水pH值、悬浮物SS、Mn~(2+)、NH_4~+浓度变化较大,浸出过滤洗涤生产现场出现浸出剂沉钒、残渣沉钒等现象,造成浸出生产不顺行,钒收率偏低的突出问题,以生产现场回用废水及钙化焙烧熟料为原料,采用硫酸浸出的方法对不同的回用废水pH值、悬浮物SS、Mn~(2+)、NH_4~+浓度对钙化焙烧熟料酸浸效果的影响进行了研究,并且将达到要求的回用废水与去离子水酸浸及过滤洗涤效果进行了对比研究。研究结果表明,随着回用废水pH值的增大,酸浸残渣钒含量减小,钒转浸率增大;随着悬浮物SS、Mn~(2+)、NH_4~+浓度的增大,酸浸残渣钒含量增大,钒转浸率急剧下降;回用废水pH值、悬浮物SS、Mn~(2+)、NH_4~+浓度分别为pH=6.5~7.5,Mn~(2+)≤3 g/L,SS≤30 g/L,NH_4~+≤25 g/L时,在与去离子水酸浸与过滤洗涤对比中,效果相近,酸浸残渣钒含量可降至1.2%,钒转浸率可达到85%。试验结果为钙化焙烧熟料硫酸浸出-铵盐沉钒生产清洁钒工艺中工业化废水处理循环利用提供了酸浸回用废水工艺控制要求和数据参考。     

废镍氢电池中镍、钴和稀土金属回收工艺研究

介绍了湿法处理工艺对废镍氢电池中镍、钴、稀土(RE)金属的回收,考察了浸出时间、液固比、硫酸初始浓度及浸出温度等因素对镍、钴、稀土浸出率的影响;溶液pH、无水硫酸钠与浸出液中RE3+的摩尔比、反应温度等因素对稀土回收率的影响。通过正交试验确定了镍、钴、稀土在稀硫酸中的优化浸出条件以及产生稀土复盐沉淀的优化沉淀条件。实验结果表明,优化硫酸浸出条件为:浸出时间为3.8h,液固比为15,硫酸初始浓度为1.8mol·L-1,浸出温度80℃。在优化浸出条件下,镍的浸出率达96.8%,钴的浸出率达97.3%,稀土的浸出率达94.6%。稀土复盐的优化沉淀条件为:溶液pH为2.0,无水硫酸钠与浸出液中RE3+的摩尔比为4,反应温度为60℃。在此条件下,RE回收率为96.7%。     

失效锂离子电池正极材料管道化浸出工艺

湿法回收是目前回收失效锂离子电池正极材料的主要方法,浸出是该方法的一个关键流程,而工业生产中一般采用槽式浸出,该体系不是封闭的,在反应过程中由于物料中残余的一些杂质在酸性体系下会产生气体,严重恶化生产环境,同时反应会消耗大量的酸碱试剂及氧化剂,并产生大量废水、废酸。针对这些问题,提出采用管式反应器浸出失效锂离子电池正极材料方案,本实验的原料为失效钴酸锂正极材料,研究了不同条件对浸出效果的影响,发现过氧化氢的浸出效果并不理想,并通过采用葡萄糖等固体还原剂,有效地提高浸出率。相同条件下,对比过氧化氢和葡萄糖,钴和锂的浸出率分别从59.18%、92.57%提高到85.95%、99.47%。      

硫酸选择性浸出含钴铜物料的研究

对由失效锂离子电池焙烧制备的含钴铜物料进行物相分析和硫酸选择性浸出。对浸出温度、浸出时间、硫酸初始浓度、搅拌转速、液固比等影响钴和铜浸出率的因素进行了条件试验,同时分析了浸出机理,钴和铜之间的相互作用有利于钴的浸出与铜的沉淀分离。得到了选择性浸出钴的优化工艺参数:使用1 mol/L硫酸,浸出温度60℃,浸出时间2 h,搅拌转速200 r/min,液固比20∶1(mL/g)。在优化条件下进行了重复试验,钴和铜平均浸出率分别为95.3%和0.37%,钴铜分离系数达到21.4,选择性浸出钴效果较好。     

废旧锂电池正极极片粉中钴的浸出

针对废旧钴酸锂电池正极极片中钴的回收,以破碎后的LiCoO2正极材料为原料,对比研究了LiCoO2在H2SO4和H2SO4+H2O2两种条件下钴的浸出效果。结果表明:正极极片粉中LiCoO2在H2SO4+H2O2作用下的还原浸出效果优于单独H2SO4浸出。在H2O2还原浸出条件下,在反应温度80℃、液固比6、初始硫酸浓度250g/L、双氧水加入量3%、反应120min的条件下,钴浸出率能达到95%以上。SEM分析显示,不规则多边形状的LiCoO2物象消失,表明LiCoO2已完全分解。     

Study of extraction and purification of Ni, Co and Mn from spent battery material

In spent battery material, there are plenty of valuable metals, such as copper, nickel, cobalt, manganese. Recovery of valuable metals from spent battery material not only protects the environment but also improves the utilization of resources and decreases the cost of battery material. In this study, hydrochloric acid is used as lixivant with characteristics of faster leaching rate and being recycled easily. The optimal conditions are that hydrochloric acid concentration is 6 mol/L, reaction temperature is exactly 60 °C, liquid/solid ratio is 8:1, (H₂O₂)_mol/(MeS)_mol = 2, and the leaching time is 2 h, the results show that the dissolution yields of Ni, Co and Mn can be 95 wt.% at least. The basic purification concept of the leaching solution includes that copper is removed through replacement by iron powder followed by iron precipitation in goethite method. The results show that Cu and Fe can be removed 99 wt.% at the least. At the same time, the loss of Ni, Co and Mn is not beyond 2 wt.%, 3 wt.％ and 2 wt.%, respectively. This method makes the preparation of pure Ni_xCo_yMn_z ternary system precursor economical. The process seems to be able to claim base metals from waste in a reliable and feasible way.     

废旧不锈钢衬底CIGS太阳能电池中回收钼的研究

废旧铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池芯片中的钼具有很高的回收价值，提出了“氧化酸浸—亚硫酸钠除硒—萃取”的方法回收不锈钢衬底CIGS太阳能电池芯片中的钼。结果表明，采用“双氧水+硫酸”能够浸出镀层中的金属元素，并对不锈钢衬底无伤害；考察了液固比和硫酸添加量对浸出的影响，在最优工艺条件下，废芯片中主要金属元素的浸出率达到95%以上；采用“N235+异辛醇+煤油”萃取酸浸液中的钼时，硒会被同时萃取，采用“亚硫酸钠+双氧水”沉硒后，钼萃取率能够达到98%以上，同时其他金属几乎不被萃取。为不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜太阳能电池废芯片的处理提供了一种有效的方法。