废旧磷酸亚铁锂动力电池综合回收利用新技术研究
发布时间：2024-03-21 00:05
磷酸亚铁锂电池优越的性能很好的符合新能源电动车的要求,其市场保有量随着新能源汽车的大力发展从而快速增长。锂离子电池正常工作条件下的寿命周期大约为4-6年,因此不久地将来会出现大量的废旧磷酸亚铁锂电池需要处理。针对目前废旧电池回收技术中湿法消耗过量酸、碱和火法中高温能耗过大的不足,本课题首次提出了利用化学当量的硫酸+双氧水体系选择性浸出有价金属锂,铁与磷酸根结合形成磷酸铁沉淀经过滤实现分离,最后利用化学沉淀法回收浸出液中锂的工艺路线。并着重对浸出过程和沉淀过程的机理、影响因素进行了详细地研究。将完全放电的磷酸亚铁锂动力电池拆解之后得到正极片和负极片,正极片利用超声-碱浸的方式高效地实现了铝箔、正极活性材料的分离,并且铝箔以片状的形式回收。通过运用粉碎-筛分-风选的方式对负极片中集流体与石墨的分离进行研究,其结果表明当物料粉碎粒径大于0.25mm时铜的品位为91.6%,可作为铜粉直接回收;当粒径小于0.106mm时石墨粉的品位为96.6%,可作为石墨粉回收;在粒径范围为0.106-0.25mm之间时通过风选分离,研究结果表明在最佳气体流速为0.9m/s时铜的回收率为87.2%、品位为84....
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 锂离子电池研究进展
1.2.1 锂离子电池的发展历程
1.2.2 锂离子电池的结构与组成
1.2.3 锂离子电池的工作原理
1.2.4 磷酸亚铁锂电池的优点、发展及应用
1.2.4.1 磷酸亚铁锂电池的优点
1.2.4.2 磷酸亚铁锂电池的发展
1.2.4.3 磷酸亚铁锂电池的应用
1.3 废旧锂离子电池回收的必要性
1.3.1 锂离子电池失效原因
1.3.2 退役锂电池量及规模的预测
1.3.3 废旧磷酸亚铁锂电池再生利用量预测
1.3.4 废旧锂离子电池组分对环境的影响
1.3.5 电池回收的相关国家政策
1.4 现有废旧锂电池回收处理技术的研究进展
1.4.1 干法冶金回收技术
1.4.2 湿法冶金回收技术
1.4.3 生物冶金技术
1.4.4 干法-湿法冶金联合工艺技术
1.4.5 废旧磷酸亚铁锂电池的修复再利用技术
1.4.6 现有回收技术的分析总结
1.5 本课题的研究意义、内容以及创新之处
1.5.1 本课题的研究意义
1.5.2 本课题研究内容
1.5.3 本课题创新之处
第二章 废旧磷酸亚铁锂电池初步处理及回收
2.1 前言
2.2 实验材料及测试方法
2.2.1 废旧磷酸亚铁锂电池的参数
2.2.2 实验药品
2.2.3 实验所需仪器及设备装置
2.2.4 分析方法
2.2.4.1 X射线粉末衍射仪(XRD)
2.2.4.2 场发射扫描电子显微镜
2.2.4.3 电感耦合等离子体发射光谱仪
2.3 实验部分
2.3.1 放电
2.3.2 拆解及初步回收
2.3.3 稀碱—超声法对正极片的分离
2.3.3.1 反应时间对分离效果的影响
2.3.3.2 超声频率对分离效果的影响
2.3.3.3 回收正极材料的化学分析和表征
2.4 实验流程图
2.5 本章小结
第三章 负极材料的回收
3.1 前言
3.2 实验材料
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验仪器
3.2.2.1 锤击式破碎机
3.2.2.2 气流分选机
3.3 实验方法
3.3.1 实验流程
3.3.2 铜、石墨品位的计算方法
3.3.3 铜、石墨回收率的计算方法
3.4 实验部分
3.4.1 石墨与铜箔分离的研究
3.4.1.1 负极片的破碎粒径对铜、石墨粉品位的影响
3.4.1.2 气体流速对铜、石墨粉回收率的影响
3.4.2 石墨粉的回收
3.4.2.1 锂元素标准曲线的测定
3.4.2.2 石墨粉中锂残留率的测定
3.4.3 回收的铜箔、石墨粉的实物图
3.4.4 回收石墨粉的SEM分析
3.4.5 回收石墨粉的XRD分析
3.5 本章小结
第四章 稀酸浸出正极材料的工艺研究
4.1 引言
4.2 实验材料
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验原料
4.2.3 实验仪器
4.3 硫酸-双氧水体系浸出原理
4.4 实验方法
4.5 实验部分
4.5.1 标准曲线的测定
4.5.1.1 P元素的标准曲线的测定
4.5.1.2 Fe元素标准曲线的测定
4.5.2 磷酸亚铁锂正极材料的浸出的工艺研究
4.5.2.1 硫酸浓度对锂、铁浸出结果的影响
4.5.2.2 H2O2/Li摩尔比对锂、铁浸出率的影响
4.5.2.3 反应温度对锂、铁浸出率的影响
4.5.2.4 H2SO4/Li摩尔比对实验中锂、铁浸出率的影响
4.5.2.5 反应时间对锂、铁浸出率的影响
4.5.2.6 最佳条件下P的浸出率
4.6 反应渣的回收处理
4.6.1 反应渣的XRD分析
4.6.2 反应渣的实物照片及SEM分析
4.6.2.1 反应渣的实物照片
4.6.2.2 反应渣的SEM分析
4.7 本章小结
第五章 浸出液沉淀生成磷酸锂的研究
5.1 引言
5.2 实验材料
5.2.1 实验仪器
5.2.2 实验原料及试剂
5.3 实验原理及方法
5.3.1 实验原理
5.3.2 实验装置
5.4 实验部分
5.4.1 反应时间对沉锂率的影响
5.4.2 反应温度对沉锂率的影响
5.4.3 Li2O浓度对沉锂率的影响
5.4.4 Li+/PO4
3-的摩尔比对沉锂率的影响
5.4.5 搅拌速率对沉锂率的影响
5.4.6 磷酸锂的分析
5.4.6.1 磷酸锂沉淀物的实物照片
5.4.6.2 磷酸锂沉淀物的SEM分析
5.4.6.3 磷酸锂沉淀物的XRD分析
5.4.6.4 磷酸锂沉淀物的粒径分析
5.4.6.5 磷酸锂沉淀物的元素分析
5.5 本章小结
结论
展望
参考文献
致谢
在学期间研究成果
本文编号：3933511
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 锂离子电池研究进展
1.2.1 锂离子电池的发展历程
1.2.2 锂离子电池的结构与组成
1.2.3 锂离子电池的工作原理
1.2.4 磷酸亚铁锂电池的优点、发展及应用
1.2.4.1 磷酸亚铁锂电池的优点
1.2.4.2 磷酸亚铁锂电池的发展
1.2.4.3 磷酸亚铁锂电池的应用
1.3 废旧锂离子电池回收的必要性
1.3.1 锂离子电池失效原因
1.3.2 退役锂电池量及规模的预测
1.3.3 废旧磷酸亚铁锂电池再生利用量预测
1.3.4 废旧锂离子电池组分对环境的影响
1.3.5 电池回收的相关国家政策
1.4 现有废旧锂电池回收处理技术的研究进展
1.4.1 干法冶金回收技术
1.4.2 湿法冶金回收技术
1.4.3 生物冶金技术
1.4.4 干法-湿法冶金联合工艺技术
1.4.5 废旧磷酸亚铁锂电池的修复再利用技术
1.4.6 现有回收技术的分析总结
1.5 本课题的研究意义、内容以及创新之处
1.5.1 本课题的研究意义
1.5.2 本课题研究内容
1.5.3 本课题创新之处
第二章 废旧磷酸亚铁锂电池初步处理及回收
2.1 前言
2.2 实验材料及测试方法
2.2.1 废旧磷酸亚铁锂电池的参数
2.2.2 实验药品
2.2.3 实验所需仪器及设备装置
2.2.4 分析方法
2.2.4.1 X射线粉末衍射仪(XRD)
2.2.4.2 场发射扫描电子显微镜
2.2.4.3 电感耦合等离子体发射光谱仪
2.3 实验部分
2.3.1 放电
2.3.2 拆解及初步回收
2.3.3 稀碱—超声法对正极片的分离
2.3.3.1 反应时间对分离效果的影响
2.3.3.2 超声频率对分离效果的影响
2.3.3.3 回收正极材料的化学分析和表征
2.4 实验流程图
2.5 本章小结
第三章 负极材料的回收
3.1 前言
3.2 实验材料
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验仪器
3.2.2.1 锤击式破碎机
3.2.2.2 气流分选机
3.3 实验方法
3.3.1 实验流程
3.3.2 铜、石墨品位的计算方法
3.3.3 铜、石墨回收率的计算方法
3.4 实验部分
3.4.1 石墨与铜箔分离的研究
3.4.1.1 负极片的破碎粒径对铜、石墨粉品位的影响
3.4.1.2 气体流速对铜、石墨粉回收率的影响
3.4.2 石墨粉的回收
3.4.2.1 锂元素标准曲线的测定
3.4.2.2 石墨粉中锂残留率的测定
3.4.3 回收的铜箔、石墨粉的实物图
3.4.4 回收石墨粉的SEM分析
3.4.5 回收石墨粉的XRD分析
3.5 本章小结
第四章 稀酸浸出正极材料的工艺研究
4.1 引言
4.2 实验材料
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验原料
4.2.3 实验仪器
4.3 硫酸-双氧水体系浸出原理
4.4 实验方法
4.5 实验部分
4.5.1 标准曲线的测定
4.5.1.1 P元素的标准曲线的测定
4.5.1.2 Fe元素标准曲线的测定
4.5.2 磷酸亚铁锂正极材料的浸出的工艺研究
4.5.2.1 硫酸浓度对锂、铁浸出结果的影响
4.5.2.2 H2O2/Li摩尔比对锂、铁浸出率的影响
4.5.2.3 反应温度对锂、铁浸出率的影响
4.5.2.4 H2SO4/Li摩尔比对实验中锂、铁浸出率的影响
4.5.2.5 反应时间对锂、铁浸出率的影响
4.5.2.6 最佳条件下P的浸出率
4.6 反应渣的回收处理
4.6.1 反应渣的XRD分析
4.6.2 反应渣的实物照片及SEM分析
4.6.2.1 反应渣的实物照片
4.6.2.2 反应渣的SEM分析
4.7 本章小结
第五章 浸出液沉淀生成磷酸锂的研究
5.1 引言
5.2 实验材料
5.2.1 实验仪器
5.2.2 实验原料及试剂
5.3 实验原理及方法
5.3.1 实验原理
5.3.2 实验装置
5.4 实验部分
5.4.1 反应时间对沉锂率的影响
5.4.2 反应温度对沉锂率的影响
5.4.3 Li2O浓度对沉锂率的影响
5.4.4 Li+/PO4
3-的摩尔比对沉锂率的影响
5.4.5 搅拌速率对沉锂率的影响
5.4.6 磷酸锂的分析
5.4.6.1 磷酸锂沉淀物的实物照片
5.4.6.2 磷酸锂沉淀物的SEM分析
5.4.6.3 磷酸锂沉淀物的XRD分析
5.4.6.4 磷酸锂沉淀物的粒径分析
5.4.6.5 磷酸锂沉淀物的元素分析
5.5 本章小结
结论
展望
参考文献
致谢
在学期间研究成果
本文编号：3933511
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3933511.html