【摘 要】
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近年来,我国新能源市场规模不断扩大,锂离子电池销量高速增长,造成大量退役锂离子电池的产生并带来严重的环境污染。废旧锂离子电池中包含的金属资源具有很高的价值,通过更加高效的方法将金属回收利用,可以解决严重的环境污染,同时缓解资源短缺问题。本论文主要研究了废旧锂离子电池高效回收及正极材料再利用,包括电池安全拆解、金属浸出以及再生的方法和条件探究:(1)首先将废旧电池浸泡在8mol/L氯化钠溶液中实现安
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近年来,我国新能源市场规模不断扩大,锂离子电池销量高速增长,造成大量退役锂离子电池的产生并带来严重的环境污染。废旧锂离子电池中包含的金属资源具有很高的价值,通过更加高效的方法将金属回收利用,可以解决严重的环境污染,同时缓解资源短缺问题。本论文主要研究了废旧锂离子电池高效回收及正极材料再利用,包括电池安全拆解、金属浸出以及再生的方法和条件探究:(1)首先将废旧电池浸泡在8mol/L氯化钠溶液中实现安全放电,然后将拆解后的正极片在70℃下超声加热处理10min,最大效率的收集正极材料,并将得到的正极材料在750℃下热处理6h以除去残余的粘结剂PVDF和导电碳黑,最终得到纯净的正极活性物质。(2)采用绿色的有机酸-苹果酸做浸取剂,在H2O2的协同作用下,浸出效率大大增强,当苹果酸浓度选择1.25mol/L、固液比为40g/L、H2O2体积为4%,在60℃恒温下反应80min,金属的浸出效率实现最大化,Li、Ni、Co、Mn的浸出效率分别达到99.09%、99.08%、98.91%、99.38%。(3)采用以尿素为沉淀剂的水热法对金属浸出液进行再利用,辅助高温煅烧再生Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)正极材料。通过调节实验变量,可以控制材料的组成以及形貌结构,进而影响电化学性能。最优条件下(尿素量为0.06mol、反应时间为24h、反应温度为180℃)合成的样品,具有微米级球形结构,其首圈放电比容量为158.2m Ah/g,循环100圈之后容量保持率为97%。(4)采用草酸对金属浸出液进行回收再利用,重新制备得到再生NCM材料,在草酸浓度为0.25mol/L、反应时间30min、反应温度60℃条件下获得具有优异电化学性能的再生NCM-R,通过和商业化NCM-S对比之后,发现其循环稳定性好,容量保持率高,在0.2C倍率下具有160.8m Ah/g的首圈放电比容量,循环100周之后容量保持率为94.3%基本能够和商业的NCM材料达到相同的水平。
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