湿法回收锂离子电池三元正极材料的进展

综述湿法回收废旧锂离子电池三元正极材料的方法。回收过程为:预处理、正极材料的浸出和各元素的分离回收。预处理过程将活性物质与铝箔等其他正极物质分离,方法有碱浸、有机溶剂溶解和热解等。浸出过程将固体废料转化成易回收的离子溶液,方法有无机酸浸、有机酸浸和生物浸出等。分离回收过程将锂、钴、锰、镍分离并分步回收,方法有化学沉淀法、溶剂萃取法、电沉积法、盐析法和离子交换法等。介绍利用废旧三元正极材料重新合成电池材料的进展。     

废旧磷酸铁锂电池正极材料浸取及回收研究

废旧动力电池存量将迎来爆发式增长趋势,回收处置需求紧迫。废旧动力电池回收处理技术无法照搬现有小型锂电池的工艺路线,尤其是磷酸铁锂电池。介绍了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料浸取分离方法和正极材料中元素的提取回收技术,效果明显,工艺简单可行。     

有机溶剂分离废旧锂离子电池

针对废旧锂离子电池回收工艺中铝分离的问题,采用特定的有机溶剂溶解PVDF(聚偏氟乙烯)使铝箔和钴酸锂分离,然后浸出滤渣回收钴锂,铝箔经清洗后直接作为回收产品.。蒸馏有机溶剂脱除粘结剂实现循环使用。该工艺高效地分离了钴与铝从而简化了废旧锂离子电池正极材料的传统回收处理工艺流程。     

LiFePO4锂离子电池关键材料的湿法回收

废旧磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池经破碎分选后制得黑粉，对黑粉采取湿法回收及再生，其中，锂、铁、磷的浸出率(回收率)可达97%以上。对浸出液采取化学沉淀法除铜、铝，铁粉置换法除铜，可将铜质量分数降至0.000 1%以下，采用硫酸铵化学沉淀，可将铝质量分数降至0.000 6%,达成深度除杂效果。除杂后的精制溶液可合成电池级无水磷酸铁及碳酸锂，并通过高温固相法制备LiFePO₄正极材料。制备的扣式电池以0.1 C在2.00～3.75 V循环，充放电比容量分别为162.96 mAh/g、159.31 mAh/g,首次循环的库仑效率为97.76%。     

定向循环技术回收制锂的研究进展

从退役锂离子电池中回收锂是解决锂资源短缺的重要途径之一。从退役锂离子电池产业链出发,分别研究退役三元正极材料和磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池中定向循环回收制锂的技术进展,分析不同技术优缺点,并展望该工艺的发展趋势和前景。三元正极材料锂离子电池前端提锂工艺有助于提高锂回收率,磷酸铁锂锂离子电池湿法回收有较高的锂回收率。同时,提出构建高效低成本浸出体系、优化低温焙烧体系,构建全链条一体化定向循环低碳回收体系的设想。     

废旧磷酸铁锂电池再生技术研究

研究使用N-甲基吡咯烷酮分离废旧磷酸铁锂电池中的正极活性物质与集流体,探讨分离效率随固液比、温度和时间的变化关系,再对分离得到的磷酸铁锂活性物质使用高温固相进行再生。结果表明,60℃固液比为1 g/10 mL,反应12 min时,正极活性物质与集流体的分离效率可达90.26%;高温固相中,原料粒径在0.054 mmd3≤0.063 mm范围,温度700℃,焙烧8 h时再生的磷酸铁锂粉末的XRD图谱与其标准物质较吻合,SEM图像表明其颗粒大小均匀、形貌分明。     

三步法回收废旧锂离子电池中钴的研究进展

归纳总结"三步法"回收废旧锂离子电池工艺,对工艺中LiCoO2正极材料与铝箔的分离、正极材料中锂和钴的浸出、锂与钴的分离及应用等进行分析总结。     

废旧磷酸铁锂电池中锂元素的回收技术

以硝酸为浸取剂,对废旧磷酸铁锂电池的正极材料回收处理,回收其中的锂元素制备碳酸锂。以废旧锂电池中的锂离子回收率为主要考察指标,通过单因素条件实验和正交实验考察了浸取反应中浸取温度、搅拌时间、硝酸浓度、固液比等因素的变化对锂离子回收率的影响。确定锂离子浸取反应的较佳工艺条件为:浸取温度55℃、硝酸浓度4.5mol/L、浸出时间2.5 h、固液比1∶8。较佳的工艺条件下,锂离子的回收率可达91.25%,所制备的碳酸锂纯度最高可达98.4%,实现了废旧磷酸铁锂电池中锂的有效回收。     

废旧磷酸铁锂锂离子电池正极的回收

采用磷酸(H3PO4)溶液对废旧LiFePO4电池正极片在低温热解得到的粉末材料进行浸出,以铁盐溶液作为补充铁源,合成电池级磷酸铁(FePO4),并将滤液pH值调到8.0以上,得到工业级磷酸锂(Li3PO4)。通过SEM、XRD和电化学性能测试,研究热处理温度、反应原料配比与溶液pH值对回收产物形貌和性能的影响。将正极片在350℃下热解2 h分离得到的粉末加入到85℃的H3PO4溶液中,在n(P)∶n(Fe)为1.3∶1.0的条件下,制备的FePO4结晶度好。制备的电池在2.5~4.0 V充放电,0.2 C和2.0 C放电比容量最高分别达到160.2 mAh/g和150.3 mAh/g。以Li3PO4方式回收滤液中的锂元素,当p H值为10时,回收率达到90%,Li3PO4纯度在99.4%以上。     

ICP-OES法快速测定LiFePO_4中锂铁磷三元素及掺杂元素

提出一种测定磷酸铁锂材料中锂铁磷主体三元素及掺杂金属元素(锆、镁、锰、铝、钛、锌、铬)的方法。在较大的酸度条件下用盐酸溶解试样,保持酸度(6 mol/L HCl以上)使掺杂的锆元素生成ZrP2O7.5 H2O沉淀,过滤后滤液用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)测定锂铁磷主体三元素及掺杂金属元素,滤渣灰化后在850℃灼烧,用重量法测定锆元素。     

废旧锂离子电池负极石墨闭环回收的基础研究

提出一种闭环回收废旧锂离子电池负极石墨的方法。采用磷酸三乙酯(TEP)分离负极活性物质石墨与铜箔,结果表明,固液比为1∶25 g/mL,温度为50℃,反应时间为40 min时的分离效率高达98.28%。将分离的石墨经500℃煅烧2 h可制备出成分纯、结构特征明显的氧化石墨烯,将氧化石墨烯包覆于再生磷酸铁锂电池正极材料中发现其电化学性能显著提高。以此实现废旧锂离子电池负极石墨的资源化利用。     

磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合材料的电化学性能

对磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合正极材料的合成和电化学性能进行了研究。将磷酸铁锂与镍钴锰酸锂按照一定的质量比混合后得到复合正极材料。该复合材料结合了磷酸铁锂和镍钴锰酸锂的优点,表现出了优异的电化学性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试和交流阻抗等表征方法对复合正极材料进行了表征和分析。结果表明,磷酸铁锂与镍钴锰酸锂的质量百分比为30∶70时,该复合正极材料具有更优异的电化学性能。     

多组分协同优先提锂工艺

从废旧的锂离子电池中提取有价金属并进行利用，对于环保和资源循环方面具有重要的意义。针对退役动力锂离子电池正极材料(主要成分为LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂)进行多组分协同优先提锂工艺研究。在正极材料、NaHSO₄、C、Na₂SO₄的质量比1.0∶0.8∶0.1∶0.8,焙烧温度600℃,焙烧时间60 min,水浸液固比25 ml∶1 g,水浸温度25℃,水浸时间40 min的条件下，用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)及XRD对溶液及滤渣中的Li、Ni、Co和Mn元素含量进行分析，得到Li元素浸出率达到99.8%,Ni、Co和Mn元素的浸出率分别为3.6%、0.5%和1.5%,优先提锂效果显著。将富锂溶液进一步制备得成Li₂CO₃产品，沉锂率达到90%,产品经检测，满足电池级碳酸锂行业标准。     

废钴酸锂及磷酸铁锂正极材料联合浸出研究

针对废锂离子电池正极材料浸出方法试剂消耗量大的问题,利用废钴酸锂、磷酸铁锂正极材料在酸性条件下发生的氧化还原反应联合浸出钴、锂,从而大幅减少双氧水试剂的消耗。通过条件实验得到了优化的钴酸锂、磷酸铁锂联合浸出方案:反应温度为60℃,按铁钴摩尔比(Fe/Co)1.1:1进行混料,硫酸、双氧水用量分别为反应当量1.05和1.1倍。反应完成后,钴、锂的浸出率分别为96.21%、96.65%,浸出液中钴、锂的浓度分别为64.41、17.23 g/L,铁、磷杂质含量降至0.02 g/L以内;通过成分分析结果可知,浸出渣主要成分为FePO_4·2 H_2O与碳粉的混合物,其中钴、锂的残留量降至0.2%(质量分数)以内。采用磷酸铁锂与钴酸锂进行联合浸出的方案与采用双氧水分别浸出两种材料的方案相比,每处理1t混合料可节约815 kg双氧水(分析纯,质量分数30%),且可将钴、锂浸出率提升3%～5%。     

废旧动力锂离子电池回收的研究进展

含有镍钴金属的废旧三元动力锂离子电池回收主要采用"放电→热解→破碎→分选→湿法冶金"工艺,得到高价值的镍钴产品。为了缩短三元材料制备路径,对湿法冶金得到镍钴锰溶液直接共沉制备三元材料前驱体。对于体积较大的废旧磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池,一方面,开发自动化的拆解分选工艺和设备是电池回收处理的难题;另一方面,将报废电池中的正极材料再生为电池级的LiFePO_4和碳酸锂(Li2CO3)电池材料是研究的焦点。     

废旧锂离子电池在氨性和硫酸溶液中的浸出

采用焙烧、浸出的方法对废旧锂离子电池的有价金属进行选择性分离.在氨性溶液中,焙烧残渣中的Co与Cu可在浸出时分离,Cu进入溶液中,Co留在滤渣中;在H2SO4溶液中,焙烧残渣中的Cu和部分Co同时溶解,不能实现Cu与Co的有效分离.经H2SO4溶液浸出后,LiCoO2中的Li可被全部浸出,Co则主要以Co3O4的形式留在滤渣内.     

日本研究机构指出锂电池三元材料市场份额快速上升

正据日本锂电池知名研究机构IIT近期统计,目前钴酸锂的市场份额已明显下降,而三元材料的市场份额却呈现快速上升趋势,磷酸铁锂和锰酸锂的市场份额也有所扩大。上述材料常被用作新能源汽车用锂离子电池的正极材料。电池用三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,有业内人士预计,三元材料在正极材料中所占比例有望提升至45%,而目前占比仅为22.80%。     

回收磷酸铁锂正极材料的性能

使用XRD、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)和扣式电池充放电等方法,对从废旧磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池中回收并修复的LiFePO4粉末的结构、成分和充放电性能进行分析.用回收的LiFePO4材料制备方形硬壳LP2770134全电池并进行测试.以0.1 C在2.0～4.2 V循环,回收的LiFePO4材料比容量相较于新鲜材料降低约15 mAh/g;回收的LiFePO4中存在的铝、铜等杂质,会导致电池自放电严重;回收LiFePO4材料制备的全电池,循环性能良好,以1 C在2.00～3.65 V循环4574次,容量保持率为80.24％.     

磷酸铁锂化学特性分析及在化学电池中的应用

与其它化学电池相比,磷酸铁锂(LiFePO4)具有环保、安全、比容量高、高温特性好、循环性能优异等优点,成为近期最受人关注的锂离子电池正极材料。从研究磷酸铁锂的化学特性出发,深入分析了磷酸铁锂的循环寿命、倍率放电性能、放电平台、能量密度以及热稳定性能等因素,并与其他化学电池的基本特性进行了比较,从而论证了磷酸铁锂成为化学电池正极材料所具有的优势和所能应用的场合。     

不同锂离子正极材料掺杂对硫正极性能的影响

探讨了硫正极中掺入锂离子正极材料(磷酸铁锂LiFePO₄、三元材料NCM、富锂锰基材料LRMB)对锂硫电池性能的影响。研究发现，富锂锰基材料最有利于提高锂硫电池的电化学性能，并且其添加量为10%(质量分数)时，效果最好。通过一系列电化学性能测试发现，硫正极中掺杂锂离子正极材料能够调控活性硫的电化学行为，促进可溶性长链多硫化锂(Li₂S_x)向难溶性短链硫化锂(Li₂S)的转化，进而提高锂硫电池的电化学可逆性，降低电池的极化现象。这为提高锂硫电池的电化学性能提供了新的思路。