废旧锂离子电池正极材料除铝技术研究进展

近年来,随着锂离子电池的快速发展,相应的废旧锂离子电池回收和再循环过程受到了越来越多的关注。铝作为废旧锂离子电池正极材料的主要杂质之一,吸引了学者们的广泛讨论和深入研究。现阶段工业上主要采用中和法除铝,通过向酸性浸出液中加入CaO等碱性物质生成Al(OH)3脱除,但存在渣量大、过滤难、易造成镍、钴等有价金属损失等问题。针对上述问题,学者们在预处理除铝、中和除铝和萃取除铝等方法上开展了广泛的研究。本工作通过分析调研国内外相关文献,详细评述了现有的废旧锂离子电池正极材料除铝方法,简要介绍了各方法的原理和优缺点,并展望了除铝方法技术的发展方向。     

以脱铝赤泥-脱铝粉煤灰为原料制备硬硅钙石

以脱铝赤泥和脱铝粉煤灰为原料,采用水热法制备硬硅钙石,考察原料配比、液固比及反应时间对硬硅钙石生成及形貌的影响。结果表明:在220℃、钙硅比为1.0时,脱铝粉煤灰掺入量的增加、液固比的提高和反应时间的延长均促进了硬硅钙石的生成。最佳反应条件为:脱铝粉煤灰加入量大于总质量40%、液固比35 m L/g、反应时间9 h。在该条件下获得了由直径为25~50 nm,长径比大于20的硬硅钙石单晶晶须缠绕而成的球形粒子。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和背散射电子图像(BSE)分析晶须生长、成球机理及粒子内部结构,证实了球形粒子的中空结构可能与反应初期形成的前驱体包裹晶态Si O2有关。     

铬铁酸浸液除铁过程的草酸亚铁回收及铁黑颜料制备

对铬铁酸浸液除铁所得草酸亚铁进行氧气氧化-氨浸处理,回收除铁剂草酸盐并用其制备氧化铁黑颜料. 考察了氨水用量、反应温度、液固比、反应时间、氧气流量、反应液pH值及晶化温度等对C2O42-浸出率和氧化铁黑质量的影响. 结果表明,反应液经60℃晶化处理后,在反应温度80℃、氨水与草酸亚铁摩尔比为3、液固比5 mL/g、氧气流量0.1 L/min、pH值6.9~7.4、反应时间3 h的条件下,C2O42-的浸出接近100%,得到的氧化铁黑质量与国产722氧化铁黑产品相当.     

纳米材料微观结构的透射电镜和高分辨电镜表征技术

介绍了适用性很广的FKM制样法。应用该技术可以从微米-纳米颗粒、微米-纳米纤维、微米-纳米膜或含有界面的试样中切取可供透射电子显微镜研究的薄膜,对微米-纳米材料的微观结构进行表征,且制样的效率高,薄区大,完整性好。对纳米材料微观结构的透射电子显微镜和高分辨电子显微镜表征具有参考价值。     

电解金属锰片清洁钝化工艺

采用本课题组合成的钝化剂A钝化电解金属锰片，在保证成本低廉、使用方便、无毒无任何污染的前提下，达到很好的钝化效果，是属于清洁钝化工艺。     

Na2O—CrO3—Al2O3—H2O四元水盐体系高碱区相图

在２５℃和８０℃温度下研究了Ｎａ２Ｏ浓度大于４１０ｇ／Ｌ时的Ｎａ２Ｏ－ＣｒＯ３－Ａｌ２Ｏ３－Ｈ２Ｏ四元体系高碱区相图，发现在高碱区范围内，Ｎａ２Ｏ，ＣｒＯ３和Ａｌ２Ｏ３没有复盐生成，且液相线的位置随温度的变化较大。     

高视密度化学二氧化锰的制备

研究了用碳酸锰热解制备高视密度化学二氧化锰的方法，重点研究了催化剂MOH对碳酸锰的热解率、颗粒的完整性、视密度等指标的影响。结果表明：添加催化剂MOH后，热解产物中二氧化锰含量提高11％以上，初级化学二氧化锰颗粒的强度及其颗粒在重质化过程中的完整性能明显提高，并获得视密度为1．76的化学二氧化锰产品。     

高碳铬铁盐酸浸出过程工艺及动力学

传统铬盐行业生产过程中铬的价态需经过三价到六价再到三价的转化。六价铬的高毒性导致铬成为国家重点防控的重金属。铬盐行业的可持续发展亟需开发避免六价铬产生的新技术,含铬原料的酸浸为可行的途径。本文提出以高碳铬铁合金为原料,盐酸为浸出剂的酸性浸出制备三价铬盐新工艺。浸出后的氯化铬和氯化亚铁可制备出三价铬盐产品,其可作为铁铬液流电池的电解液。本文在对高碳铬铁元素含量、物相组成及形貌等分析的基础上,系统研究了反应温度、盐酸浓度、搅拌速率和反应时间对铬和铁浸出率的影响规律。结果表明,在反应温度100℃、盐酸浓度9mol/L、搅拌速率250r/min、反应时间6h的条件下,铬浸出率为92%,铁浸出率为95%。进一步研究了高碳铬铁在盐酸中浸出的动力学。高碳铬铁的浸出过程符合未反应收缩核模型,铬浸出过程受化学反应控制,表观活化能E_a=65.95kJ/mol;铁浸出过程受化学反应控制,表观活化能E_a=63.85kJ/mol。     

Na2O-CrO3-Al2O3-H2O 四元水盐体系高碱区相图

在28℃和80℃温度下研究了Na2O浓度大于410g／L时的Na2O－CrO3－Al2O3－H2O四元体系高碱区相图,发现在高碱区范围内,Na2O,CrO3和Al2O3没有复盐生成,且液相线的位置随温度的变化较大．     

纳米材料的透射电镜表征

用金属包埋技术可以从纳米材料中切取纳米尺度的薄膜，用透射电镜或高分辨电镜研究纳米材料的微观形貌和微观结构。