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废旧磷酸铁锂电池中锂的选择性回收 与多羟基磷酸铁的制备

文献类型:学位论文

作者阿来拉姑
答辩日期2020-06
文献子类硕士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师张付申
关键词废旧 Lifepo4电池, 机械活化 ,选择性浸出,回收锂 羟基磷酸铁 Spent Lifepo4 Batteries, Mechanochemical, Selective Leaching, Lithium Recovery, Polyhydroxyl Ferric Phosphate
学位名称工程硕士
学位专业环境工程
其他题名Selective recovery of lithium and preparation of polyhydroxyl ferric phosphate from waste lithium iron phosphate battery
英文摘要

        在废旧锂离子动力电池中,磷酸铁锂(LiFePO4)电池的回收效益相对较低如何实现这类电池的高效资源循环,降低资源回收过程中有毒有害污染物的排放,是迫切需要解决的环境问题。 本研究采用机械化学活化 和非酸化浸出两种方法对废旧磷酸铁锂电池正极材料 LiFePO4中锂的选择性回收效果进行了探讨,确立了LiFePO4中 锂 高效回收 方法,阐明了相关反应机理 ,并将回收锂后的残渣转化成环境功能材料。取得的主要结果及结论如下:
       1 利用机械化学活化协同浸出工艺从 LiFePO4粉末 选择性浸出 锂 的 研究 中优化的最佳机械活化参数是: :(NH4)2SO4:LiFePO4为 1:1 摩尔比 、 LiFePO4:H2O为 5:2 质量 比 、球料比 10:1、 湿磨 时间 30 min,转速为 600 r/min 机械活化后LiFePO4的晶体结构 被破坏 ,造成晶面错位 ;相应的 最佳浸出条件是: H2O2体积分数为 4%、 浸出温度为 80 ℃、 浸出固液比为 50:1 g:g 、 浸出时间为 50 min浸出率为 99.6%。结合表征结果, 选择性浸出锂的机理 为 机械化学活化使得LiFePO4晶体尺寸减小,晶体缺陷与化学活性增强,从而在浸出过程中 H2O2的作用下氧化 LiFePO4中的 Fe2+成为 Fe3+与 PO43-结合生成 FePO4沉淀 ,锂进入溶液中,实现选择性浸出 。
       2 利用 NH2OH·HCl强化 (NH4)2S2O8分解 产生 SO4-·促进 LiFePO4粉末中锂选择性浸出的 研究 中 最佳 的浸出 条件 是: 试剂 摩尔 配比 为 n(NH4)2S2O8): n(LiFePO4): n(NH2OH·HCl) = 1:1:0.5、温度 为 25 ℃、浸出时间 为 20 min 锂 、 铁的浸出率分别为 92.05%、 2.41%。 选择性浸出锂的机理 是 利用 NH2OH·HCl的强还原性促进 (NH4)2S2O8在短时间分解产生 SO4-·,同时促进 Fe3+向 Fe2+的转化,Fe2+的存在 可加速 S2O82-产生 SO4-·,从而 加速了反应的进程,在短时间内实现锂的高效浸出。
        3 在浸出残渣定向转化制备环境功能材料的研究中,制备条件为: 600 ℃高温焙烧 4 h 180 ℃水热 1~6 h XRD、 SEM等 表征结果表明 水热产品的 化学式为 Fe5(PO4)4(OH)3 2H2O 是由粒径约为 70~500 nm范围内的形状不规则的多种颗粒组成的团聚体。 Fe5(PO4)4(OH)3 2H2O具备良好的离子交换能力、催化特性以及电学性能,在 重金属吸附 、选择性催 化和电极材料等领域有着重要的应用前景。

页码91
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43637]  
专题生态环境研究中心_固体废弃物处理与资源化实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
阿来拉姑. 废旧磷酸铁锂电池中锂的选择性回收 与多羟基磷酸铁的制备[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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