化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (8): 1073-1081.DOI: 10.6023/A21030083 上一篇 下一篇
研究论文
徐平a, 张西华a,*(), 马恩a, 饶富a, 刘春伟b, 姚沛帆a, 孙峙b,*(), 王景伟a
投稿日期:
2021-03-07
发布日期:
2021-07-19
通讯作者:
张西华, 孙峙
基金资助:
Ping Xua, Xihua Zhanga(), En Maa, Fu Raoa, Chunwei Liub, Peifan Yaoa, Zhi Sunb(), Jingwei Wanga
Received:
2021-03-07
Published:
2021-07-19
Contact:
Xihua Zhang, Zhi Sun
Supported by:
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针对当前退役锂离子电池有价金属提取工艺选择性差、环境风险突出的瓶颈问题, 提出了碳/硫协同选择性提锂的新思路. 首先在系统考察(NH4)2SO4、NH4HSO4、NaHSO4和H2SO4分别作为焙烧剂对退役锂离子电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极粉末中锂的浸出选择性、环境友好性和经济性影响的基础上, 确定H2SO4为最佳焙烧剂. 基于此, 研究了石墨添加量对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中锂的浸出选择性的影响, 揭示了C/S协同强化锂的浸出选择性的转化路径及其机制. 结果表明, 在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2与H2SO4物质的量比为2∶1、石墨添加量为20% (w)、焙烧温度为600 ℃、焙烧时间为120 min的最优条件下, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中锂的浸出率高达93%, 回收的Li2CO3纯度高于电池级Li2CO3纯度要求; Ni、Co和Mn均进入渣相, 经分离纯化后可作为合成正极材料的前驱物, 分离得到的石墨可回用于硫化焙烧过程的添加剂. 通过对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2混合粉末(含20 wt.%石墨)硫化焙烧热行为及其产物X射线衍射(XRD)表征表明, 石墨的添加降低了硫化焙烧的反应温度, 通过C/S协同作用强化了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中锂的选择性浸出, 且不产生SOx等有毒有害气体. 本工作结合硫化焙烧和碳热还原优势, 为退役锂离子电池正负极材料的同步循环利用开辟了新思路, 实现了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中锂的高效选择性清洁提取和废石墨负极的循环利用.
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