论文部分内容阅读
目前的锂离子电池由于它的高工作电压、高输出功率以及工作温度范围广等特点,在当前的电池市场中占有比较大的市场份额,已经被大量的使用在了笔记本电脑等领域范围内。但是由于受到使用寿命的限制,当这些数目庞大的电池随使用时间延长而必须报废时,如果不及时的进行适当处理,就会对我们的自然环境造成严重的破坏。所以将废弃的锂离子电池进行适当的回收过程,不仅仅可以实现资源的循环重复使用,而且可以降低其对环境的污染,使得资源循环这条路线走上可持续发展。 全面的掌握钴酸锂(LiCoO2)在各种介质中,能够稳定存在的的热力学稳定状态。从而可以给我们理论上的指导来合成钴酸锂(LiCoO2),以及处理报废的LiCoO2进行循环利用的工艺过程。当前,所有用到的进行回收报废锂离子电池的方法,总结起来主要有以下几种:即湿法冶金的方法、火法冶金的方法、生物冶金法以及其它的各种方法。这几个方法虽然具有回收率高的特点,但是仍然存在一定的不足方面,主要是:不能对于所有的电极材料都能适用,酸浸出的时间比较长,用酸量也比较多,并且试剂的价格比较贵,回收处理时又会产生污染。 本文将 LiCoO2与 NaHSO42H2O按照摩尔比1:0.3、1:0.5、1:0.7、1:1、1:1.5、12:、1:2.5、1:3、1:3.2的比例混合后在600oC进行焙烧3h。与此同时,将 KHSO4、NaHSO4·H2O、LiCoO2分别按摩尔比为1:0.5:2.5、1:1.5:1.5、1:2:1、1:2.5:0.5混合后500oC和3h进行酸性焙烧,本实验利用TG-DSC-MS、XRD、SEM、EDS进行研究焙烧过程中,有关元素的赋存形式的演变过程和元素的分布特征的测试。(1)LiCoO2与 NaHSO4·H2O按不同的摩尔比混合后经600oC、3h焙烧后,在焙烧过程中发生了明显的化学反应,当摩尔比从1:3变为1:3.2的过程中,由于反应的产物保持一致,所以在该体系的物理化学作用条件下得到:LiNaSO4、Na2Co(SO4)2、Na6Co(SO4)4是 Li、Co元素在该体系物理化学条件下的热力学稳定状态。(2)将 LiCoO2和NaHSO4·H2O按摩尔比1:1混合在300oC经过2.5h焙烧后,由于反应的温度比较低,所以将混合料放到球磨机中先研磨1.5h,等到反应结束后测得 Na元素的赋存形式有三种:Na2SO4、LiNaSO4和Na2Co(SO4)2。Li元素的赋存形式为:LiNaSO4。Co元素的赋存形式:Co3O4、Na2 Co(SO4)2。同时取少量的反应产物,经过过滤后,并将过滤后的溶液进行 XRD检测发现只有 Co3O4。(3)KHSO4、NaHSO4·H2O、LiCoO2按照不同的摩尔比1:0.5:2.5、1:1.5:1.5、1:2:1、1:2.5:0.5进行反应通过最终的研究结果表明,本实验的反应温度高于500oC后,质量基本上没有发生变化,表明在该条件下500oC就是反应的最佳温度。同时 K2Co2(SO4)3是 K、Co元素在该体系物理化学条件下的热力学稳定状态。表明在500oC、3h的焙烧条件下,KHSO4、NaHSO4·H2O、LiCoO2经过酸性焙烧之后,产生了许多含钴的物质,钴(Co)的相应转变过程为:LiCoO2-K2Co2(SO4)3.