磷酸亞鐵鋰電池優(yōu)越的性能很好的符合新能源電動車的要求,其市場保有量隨著新能源汽車的大力發(fā)展從而快速增長。鋰離子電池正常工作條件下的壽命周期大約為4-6年,因此不久地將來會出現(xiàn)大量的廢舊磷酸亞鐵鋰電池需要處理。針對目前廢舊電池回收技術(shù)中濕法消耗過量酸、堿和火法中高溫能耗過大的不足,本課題首次提出了利用化學(xué)當量的硫酸+雙氧水體系選擇性浸出有價金屬鋰,鐵與磷酸根結(jié)合形成磷酸鐵沉淀經(jīng)過濾實現(xiàn)分離,最后利用化學(xué)沉淀法回收浸出液中鋰的工藝路線。并著重對浸出過程和沉淀過程的機理、影響因素進行了詳細地研究。將完全放電的磷酸亞鐵鋰動力電池拆解之后得到正極片和負極片,正極片利用超聲-堿浸的方式高效地實現(xiàn)了鋁箔、正極活性材料的分離,并且鋁箔以片狀的形式回收。通過運用粉碎-篩分-風(fēng)選的方式對負極片中集流體與石墨的分離進行研究,其結(jié)果表明當物料粉碎粒徑大于0.25mm時銅的品位為91.6%,可作為銅粉直接回收;當粒徑小于0.106mm時石墨粉的品位為96.6%,可作為石墨粉回收;在粒徑范圍為0.106-0.25mm之間時通過風(fēng)選分離,研究結(jié)果表明在最佳氣體流速為0.9m/s時銅的回收率為87.2%、品位為84....

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 鋰離子電池研究進展
        1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展歷程
        1.2.2 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)與組成
        1.2.3 鋰離子電池的工作原理
        1.2.4 磷酸亞鐵鋰電池的優(yōu)點、發(fā)展及應(yīng)用
            1.2.4.1 磷酸亞鐵鋰電池的優(yōu)點
            1.2.4.2 磷酸亞鐵鋰電池的發(fā)展
            1.2.4.3 磷酸亞鐵鋰電池的應(yīng)用
    1.3 廢舊鋰離子電池回收的必要性
        1.3.1 鋰離子電池失效原因
        1.3.2 退役鋰電池量及規(guī)模的預(yù)測
        1.3.3 廢舊磷酸亞鐵鋰電池再生利用量預(yù)測
        1.3.4 廢舊鋰離子電池組分對環(huán)境的影響
        1.3.5 電池回收的相關(guān)國家政策
    1.4 現(xiàn)有廢舊鋰電池回收處理技術(shù)的研究進展
        1.4.1 干法冶金回收技術(shù)
        1.4.2 濕法冶金回收技術(shù)
        1.4.3 生物冶金技術(shù)
        1.4.4 干法-濕法冶金聯(lián)合工藝技術(shù)
        1.4.5 廢舊磷酸亞鐵鋰電池的修復(fù)再利用技術(shù)
        1.4.6 現(xiàn)有回收技術(shù)的分析總結(jié)
    1.5 本課題的研究意義、內(nèi)容以及創(chuàng)新之處
        1.5.1 本課題的研究意義
        1.5.2 本課題研究內(nèi)容
        1.5.3 本課題創(chuàng)新之處
第二章 廢舊磷酸亞鐵鋰電池初步處理及回收
    2.1 前言
    2.2 實驗材料及測試方法
        2.2.1 廢舊磷酸亞鐵鋰電池的參數(shù)
        2.2.2 實驗藥品
        2.2.3 實驗所需儀器及設(shè)備裝置
        2.2.4 分析方法
            2.2.4.1 X射線粉末衍射儀(XRD)
            2.2.4.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡
            2.2.4.3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
    2.3 實驗部分
        2.3.1 放電
        2.3.2 拆解及初步回收
        2.3.3 稀堿—超聲法對正極片的分離
            2.3.3.1 反應(yīng)時間對分離效果的影響
            2.3.3.2 超聲頻率對分離效果的影響
            2.3.3.3 回收正極材料的化學(xué)分析和表征
    2.4 實驗流程圖
    2.5 本章小結(jié)
第三章 負極材料的回收
    3.1 前言
    3.2 實驗材料
        3.2.1 實驗原料
        3.2.2 實驗儀器
            3.2.2.1 錘擊式破碎機
            3.2.2.2 氣流分選機
    3.3 實驗方法
        3.3.1 實驗流程
        3.3.2 銅、石墨品位的計算方法
        3.3.3 銅、石墨回收率的計算方法
    3.4 實驗部分
        3.4.1 石墨與銅箔分離的研究
            3.4.1.1 負極片的破碎粒徑對銅、石墨粉品位的影響
            3.4.1.2 氣體流速對銅、石墨粉回收率的影響
        3.4.2 石墨粉的回收
            3.4.2.1 鋰元素標準曲線的測定
            3.4.2.2 石墨粉中鋰殘留率的測定
        3.4.3 回收的銅箔、石墨粉的實物圖
        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 本章小結(jié)
第四章 稀酸浸出正極材料的工藝研究
    4.1 引言
    4.2 實驗材料
        4.2.1 實驗試劑
        4.2.2 實驗原料
        4.2.3 實驗儀器
    4.3 硫酸-雙氧水體系浸出原理
    4.4 實驗方法
    4.5 實驗部分
        4.5.1 標準曲線的測定
            4.5.1.1 P元素的標準曲線的測定
            4.5.1.2 Fe元素標準曲線的測定
        4.5.2 磷酸亞鐵鋰正極材料的浸出的工藝研究
            4.5.2.1 硫酸濃度對鋰、鐵浸出結(jié)果的影響
            4.5.2.2 H₂O₂/Li摩爾比對鋰、鐵浸出率的影響
            4.5.2.3 反應(yīng)溫度對鋰、鐵浸出率的影響
            4.5.2.4 H₂SO₄/Li摩爾比對實驗中鋰、鐵浸出率的影響
            4.5.2.5 反應(yīng)時間對鋰、鐵浸出率的影響
            4.5.2.6 最佳條件下P的浸出率
    4.6 反應(yīng)渣的回收處理
        4.6.1 反應(yīng)渣的XRD分析
        4.6.2 反應(yīng)渣的實物照片及SEM分析
            4.6.2.1 反應(yīng)渣的實物照片
            4.6.2.2 反應(yīng)渣的SEM分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 浸出液沉淀生成磷酸鋰的研究
    5.1 引言
    5.2 實驗材料
        5.2.1 實驗儀器
        5.2.2 實驗原料及試劑
    5.3 實驗原理及方法
        5.3.1 實驗原理
        5.3.2 實驗裝置
    5.4 實驗部分
        5.4.1 反應(yīng)時間對沉鋰率的影響
        5.4.2 反應(yīng)溫度對沉鋰率的影響
        5.4.3 Li₂O濃度對沉鋰率的影響
        5.4.4 Li⁺/PO4
3-的摩爾比對沉鋰率的影響
        5.4.5 攪拌速率對沉鋰率的影響
        5.4.6 磷酸鋰的分析
            5.4.6.1 磷酸鋰沉淀物的實物照片
            5.4.6.2 磷酸鋰沉淀物的SEM分析
            5.4.6.3 磷酸鋰沉淀物的XRD分析
            5.4.6.4 磷酸鋰沉淀物的粒徑分析
            5.4.6.5 磷酸鋰沉淀物的元素分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間研究成果



本文編號：3933511

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