废旧磷酸铁锂正极材料回收再生研究进展

磷酸铁锂是动力型锂离子电池的理想正极材料,在新能源汽车领域得到广泛应用,磷酸铁锂动力电池将是国内未来几年废旧电池回收的重点。目前已报导的废旧磷酸铁锂正极材料回收再生技术多处于研发阶段,以中国学者的研究成果居多。本文介绍了国内外LiFePO4正极材料的多种回收再生方法,包括高温直接再生和高温修复再生技术、湿法回收以及再生技术、生物回收技术等,并总结了各自的优缺点,指出废旧磷酸铁锂正极材料回收再生未来仍将以湿法回收为主,需在介质循环、高效除杂等方面继续改进,实现正极材料的低成本、绿色、高效回收,加快技术的产业化进程。     

高温固相法再生废旧磷酸铁锂电池正极材料

通过强碱溶液浸泡过程分离废旧磷酸铁锂(LiFePO₄)电池中的正极材料与铝箔集流体,经过热处理、砂磨混合和高温焙烧实现了LiFePO₄的再生利用。采用XRD、SEM对再生样品的物相和形貌进行表征,结果表明,再生LiFePO₄材料颗粒分布在纳米尺度下,粒径分布均匀,无团聚现象。电化学性能测试结果表明,在0.1C和5C电流密度下,再生LiFePO₄放电比容量分别为165.2 和101.5 mAh/g; 在1C倍率下循环100次后,材料容量为150.1 mAh/g,保持率为97.85%,表现出较好的倍率和循环性能。该再生工艺简单、合成的材料电化学性能良好,为加快废旧磷酸铁锂电池回收和再生提供了新的借鉴。     

硫酸-双氧水浸出废弃磷酸铁锂中锂的实验研究

采用硫酸-双氧水浸出废旧磷酸铁锂动力电池正极材料中的金属锂,研究了浸出体系pH值、双氧水用量、液固比、温度和时间对锂浸出效果的影响。结果表明,在浸出体系pH值1.62、反应温度60℃、液固比10 mL/g、搅拌转速300 r/min条件下,缓慢加入体积分数为6%的双氧水,搅拌浸出120 min,锂浸出率可达97.80%,浸出效果稳定。     

废旧磷酸铁锂动力电池混合电极材料分选工艺研究

为实现废旧磷酸铁锂动力电池电极材料的清洁、高效及规模化回收,研究了磁选和浮选对废旧磷酸铁锂动力电池混合电极材料的分离提纯效果,提出了磁选与浮选联合的分选工艺。试验结果表明,在背景磁场强度为637kA/m,脉动冲次为300次/min,煤油用量为400 g/t和甲基异丁基甲醇用量为400 g/t的条件下,通过磁选-浮选联合分选工艺分离提纯混合电极材料,可获得产率为43.75%,C品位低至4.7%的磷酸铁锂精矿和产率为26.02%,C品位高达91.7%的石墨精矿。试验结果可为废旧动力电池电极材料的高效分离提供参考。     

三元正极材料废粉氢还原-水浸提锂过程典型杂质的影响

对含杂三元正极废粉和纯三元正极粉进行了氢还原-水浸提锂工艺对比试验,采用XRD、SEM-EDS和红外光谱等检测手段对反应产物进行表征分析。结果表明,纯三元正极粉较佳焙烧条件为: 焙烧温度500 ℃、焙烧时间30 min、氢气流量100 mL/min,此条件下所得焙烧料在浸出液固比10∶1、温度90 ℃、时间120 min条件下浸出,锂浸出率为98.71%。含杂三元正极废粉较佳焙烧条件为: 焙烧温度500 ℃、焙烧时间90 min、氢气流量100 mL/min,此条件下所得焙烧料在相同条件下水浸时,锂浸出率为84.74%。含杂三元正极废粉锂浸出率明显低于纯三元正极粉,原因是含杂三元正极废粉中存在F、P、Al等杂质,在还原焙烧过程中部分锂与杂质成分反应,生成水溶性差的LiF、Li3PO4和LiAlO2,进而降低了锂浸出率。     

磷酸铁锂的结构及其改性研究进展

介绍了磷酸铁锂的结构和电化学性能,重点阐述了具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料改性的研究进展.     

锂云母精矿的硫酸熟化研究

硫酸熟化过程是硫酸法处理锂云母精矿的关键,关系到锂、铷、铯的综合利用。采用L₁₆(45)正交试验研究了锂云母精矿的硫酸熟化过程。结果表明,影响锂云母硫酸熟化的因素主次顺序是:酸矿比>硫酸浓度>熟化时间>熟化温度>给料粒度。硫酸熟化的最优条件为:酸矿比1 GA6FA 1、硫酸质量浓度80%、熟化时间4 h、熟化温度150℃、给料粒度74 μm以下占80%,在此条件下锂、铷、铯的浸出率分别为97.58%、96.73%和97.39%,有助于锂云母中锂、铷、铯的综合回收。      

石墨烯对磷酸铁锂基正极材料锂离子电容器电化学性能的影响

以磷酸铁锂为正极活性材料, 采用直接混合法, 研究了添加质量分数为0.5%、1%和1.5%的石墨烯对锂离子电容器电化学性能的影响。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分别对材料形貌、结构等进行了分析, 并比较了掺杂不同石墨烯的电极材料恒流充放电性能和循环性能。结果表明, 石墨烯是一种三维自支撑片状结构, 粉末材料是独立形成的, 并且不易团聚, 纳米磷酸铁锂颗粒分散均匀, 颗粒呈类球型状; 掺杂不同量的石墨烯对磷酸铁锂本身结构几乎没有影响; 掺杂1.5%石墨烯电极性能最好, 高倍率5C时, 放电比容量96 mAh/g, 容量保持率77%, 当恢复到0.1C时, 放电比容量是初始容量的95%, 循环500圈后容量保持率达92%, 阻抗最小,为0.3661 Ω。     

废旧磷酸铁锂电池再生及湿法回收技术研究进展

对现有废旧磷酸铁锂电池回收技术进行了总结, 简要介绍了废旧磷酸铁锂正极材料再生修复技术现状, 重点评述了湿法冶金选择性浸出废旧磷酸铁锂技术原理和现有技术方案的研究进展, 并对一些回收新技术进行了简述。通过对比不同技术方案的优劣势, 对废旧磷酸铁锂电池回收提锂技术发展趋势进行了展望。     

锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物的研究

采用共沉淀法合成了镍钴氧化物前驱体,再与LiOH·H2O固相混合,在氧气氛下高温焙烧合成锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物LiNi0.5Co0.5O2,对所得化合物进行了合成条件及电化学性能的研究;同时也进行了相关的XRD、SEM、CV表征研究。得到的LiNi0.5Co0.5O2化合物性能比较优良,其首次充电比容量可达157.6mA·h/g,放电比容量达142.8mA·h/g。     

锂电池正极废料选择性解离与高效分选技术研究

采用机械力和温度耦合作用的解离技术,通过调控选择性解离工艺参数,使正极材料脱落,同时铝箔球化。结果表明,喂料电机频率40 Hz、循环风机频率40 Hz、解离设备频率50 Hz时,选择性解离效果较好,-1.7+0.075 mm粒级铝箔实现球化,-0.075+0.048 mm粒级和-0.048 mm粒级正极材料颗粒表面粗糙,被有机黏结剂包裹,最终得到正极片解离率为96.35%、正极材料单次回收率为94.95%、Al杂质含量小于0.15%的指标。基于机械力和温度耦合的选择性解离技术能够实现正极片的高效分离分选,缩短电池处理流程,实现金属高效富集。     

二级逆流浸出废旧锂离子电池正极片中的铝

利用二级逆流的方法浸出废旧锂离子电池正极片中的铝。考察了加料方式、碱浓度、碱分配比、温度对铝浸出率的影响。结果表明,在一级采用先加碱后缓慢加原料的方式,第二级碱浓度为15%,一、二级碱分配量分别占总碱量的40%和60%,一、二级反应时间分别为2 h,外界提供温度为95℃条件下,铝浸出率达98.0%。     

从废旧锂电池处理废渣中硫酸浸出锂的动力学研究

采用硫酸浸出含锂废渣中的锂,考察了温度、液固比、硫酸浓度和搅拌速率对浸出过程的影响。结果表明,在液固比5∶1、硫酸浓度10%、搅拌速率400 r/min、反应温度70 ℃、反应120 min时,锂浸出率达到94.63%。通过正交实验和动力学推导,确认含锂废渣中硫酸浸出锂的动力学模型为收缩核模型,浸出表观活化能为10.39 kJ/mol,浸出过程中速度控制步骤是固膜扩散。     

酸浸-浮选法分离废旧锂电池正极片中铝箔和正极物料的研究

采用酸浸-浮选法分离废旧锂离子电池正极片中铝箔和正极物料,分别考察了酸浸、浮选条件对分离效果的影响。实验结果表明:在酸浸条件为硫酸浓度1.5 mol/L、液固比20∶1、搅拌速度300 r/min、温度65℃下搅拌18 min时,铝箔和正极物料可以彻底分离,铝箔溶损率仅为1.9%;剥离后的铝箔与正极物料在浮选条件为起泡剂用量2.4 mg/g、浆液质量浓度5.0%、pH值6.0、浮选槽搅拌速度1 200 r/min、浮选时间8 min时,铝箔回收率高达98%,回收的铝箔纯度达到99%。     

动力型锂离子电池正极材料LiFePO4的产业化进展

从磷酸铁锂国内外主要厂商及其产能、国内外市场状况、产业化技术路线和产业化面临的问题及产业风险等几个方面综述了磷酸铁锂材料近年来在产业化方面的最新进展。介绍了LiFePO4产业化合成方法及其优缺点,并提出了磷酸铁锂电池材料产业化急需解决的问题。     

黑铜渣氧压硫酸浸出脱铜脱砷实验研究

在硫酸体系中通氧加压浸出黑铜渣,结果表明,在硫酸质量浓度180 g/L、浸出温度140 ℃、氧分压0.8 MPa、液固比8 mL/g、浸出时间3 h、搅拌速度600 r/min、黑铜渣粒径178 μm的较优工艺条件下,黑铜渣中Cu、As和Ni浸出率分别为97.59%、95.42%和98.37%,Sb、Bi浸出率分别仅为6.78%和2.31%,实现了黑铜渣中Cu、As、Ni的高效脱除,浸出渣中锑、铋、银等有价金属得到高度富集。     

含铜硫酸渣中铜的浸出及浸出动力学分析

为了研究黄铁矿经高温焙烧制取硫酸后产生的铜品位为0.87%硫酸渣的铜浸出动力学规律,采用X射线衍射分析等方法分析了矿石的性质,研究了矿石粒度、初始酸浓度、液固比、搅拌速率、浸出温度和浸出时间等因素对硫酸渣矿样中铜浸出的影响,采用未反应收缩核模型对硫酸渣浸出过程进行动力学分析。结果表明,各因素对硫酸渣铜浸出的浸出率有较大影响;从浸出过程控制模型、浸出动力学方程、浸出反应表观活化能方面确定了硫酸渣浸出过程的主要控制步骤为内扩散过程控制,得出浸出反应的表观活化能Ea=19.96 kJ/mol。