三元锂离子电池凭借着使用寿命长、能量密度高、成本低廉、自放电低等优点,成为了新能源汽车行业的主流动力电池,随着新能源汽车行业的发展,三元锂离子电池在市场上的需求将进一步增加。三元锂离子电池含有丰富的镍、钴、锰、锂等金属元素,如果能进行有效回收,将创造巨大的经济效益,同时也利于环境保护。本文以废旧18650三元锂离子电池为研究对象,在酸浸液的基础上,利用选择性沉淀-溶剂萃取相结合的方法开展了废旧三元锂离子电池正极材料中镍钴锰锂的分离提纯研究,并以沉淀形式对金属进行回收,分析了金属浸出过程的动力学,揭示了有机溶剂萃取分离金属的机理,本文的研究内容和相关结论如下:对废旧三元锂离子电池进行化学放电、人工拆解、碱浸除铝、高温热解预处理后获得正极粉末。ICP-OES检测正极粉末中镍、钴、锰、锂四种金属的含量分别为19.41%、9.19%、17.87%、3.44%,杂质含量均＜0.01%;XRD表征该粉末样品晶型与523型三元锂离子电池一致。采用H2SO4+H2O2浸出正极粉末中的镍钴锰锂。单因素试验探究H2SO4+H2O2浸出金属的最佳条件,在H2SO4浓度2.5mol/L,H2O2加入量5vol.%,液固比25ml/g,时间60min,温度60℃时,四种金属的最佳浸出率分别为镍97.20%、钴99.12%、锰99.23%、锂99.54%;对浸出过程进行动力学分析和浸出活化能计算,结果显示1-2/3x-（1-x）2/3=k2t模型拟合度较好,四种金属的Ea都在20～40 k J·mol-1,揭示了浸出过程受到化学反应和固相产物层扩散协同控制,但以固相产物层扩散控制为主。采用选择性沉淀-有机溶剂萃取法对浸出液中的镍钴锰锂进行分离提纯。丁二酮肟（DMG）选择性络合沉淀镍的最佳试验表明,当p H=5,DMG和镍的摩尔比为2:1时,最佳络合沉淀率为99.63%;分步萃取结果表明,萃取锰最佳试验条件为10 vol.%P204,O/A 3:1,p H 3.5,时间10min,锰的最佳萃取率为99.35%,钴锂损失分别为8.27%,3.34%;萃取钴的最佳试验条件为10 vol.%C272,O/A1:1,p H 6,时间7min,钴的最佳萃取率为99.95%,锂的损失率为1.34%;用恒摩尔法分析萃取机理表明P204和C272萃取锰、钴属于阳离子交换反应,傅里叶红外光谱表征进一步揭示阳离子交换是锰、钴离子与P204、C272的特征官能团P-OH中的H+发生了离子交换,同时还伴随着P=O与金属离子的配位作用。用稀硫酸对负载有机相进行洗涤反萃后,分别用KMn O4、H2C2O4、Na2CO3沉淀回收Mn2+、Co2+、Li+,最佳沉淀率分别为99.87%、95.83%、99.83%,XRD表征沉淀产物结构与标准卡片特征峰一致,说明沉淀产物晶型较为完整、产品纯度较高。计算全过程镍钴锰锂的回收率分别为96.84%、81.46%、92.65%、91.39%。本文提出一条废旧三元锂离子电池酸浸-选择性沉淀-萃取分离-沉淀回收镍钴锰锂的技术路线,并分析了还原酸浸动力学和萃取机理,为废旧三元锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用提供了理论与技术支撑。该论文有图54幅,表12个,参考文献97篇。