碱循环浸出法分离废旧锂离子电池中铝的研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018.12.006碱循环浸出法分离废旧锂离子电池中铝的研究张永禄1,2，尹飞1，揭晓武1，阮书锋1，王振文1（1.北京矿冶科技集团有限公司，北京100160；2.北京科技大学，北京100083）摘要：针对锂离子电池正极材料活性物质与集流体铝箔的分离问题，提出了循环碱浸—降温结晶氢氧化铝工艺，并确定了较佳工艺参数。结果表明，优化后的工艺参数为：浸出段温度90℃、浸出时间2h，降温结晶段温度40℃，时间40h，晶种添加量1.5倍，碱浸渣中平均铝含量为0.78%，平均浸出率为90.98%；浸出液经降温结晶后得到三水铝石，其中铝含量为32

2、.14%，锂、钴、钠分别为0.15%、0.04%和0.51%，可作为回收铝的原料；结晶后母液含铝约22.08g/L，可返回碱浸段循环利用。关键词：废旧锂离子电池；正极材料；铝；碱浸出中图分类号：TF821文献标志码：A文章编号：1007-7545（2018）12-0000-00StudyonRemovalofAluminumfromSpentLithium-IonBatteriesbyAlkaliRecyclingLeachingProcessZHANGYong-lu1,2,YINFei1,JIEXiao-wu1,RUANShu-feng1,WANGZhen-wen1(1.BGRIMMTec

3、hnologyGroup,Beijing100160,China;2.UniversityofScience&TechnologyBeijing,Beijing100160,China)Abstract：Processofcyclicalkalileachingandcoolingcrystallizationofaluminumhydroxidewasproposedtoseparatepositiveactivematerialandaluminumfoilcurrentcollectorsfromspentlithium-ionbatteries.Theresultsshowthata

4、veragealuminumcontentinalkalileachingresidueis0.78%withaveragealuminumextractionrateof90.98%undertheoptimumconditionsincludingleachingat90℃for2hoursandcrystallizationat40℃for40hourswithcrystalseedsdosageof1.5times.Thecoolingcrystallizingprecipitationproductisgibbsitecontaining32.14%ofAl,0.15%ofLi,0

5、.04%ofCo,and0.51%ofNarespectively,whichcouldbeusedasrawmaterialsforaluminumrecovery.Motherliquoraftercoolingcrystallizationcontainsabout22.08g/LofAl,whichcanbereturnedtoalkalileachingstageforrecycling.Keywords：spentlithium-ionbatteries;positiveactivematerial;aluminum;alkalineleaching锂离子电池因其电压高、能量密度

6、大、循环寿命长、安全性好以及无记忆效应等诸多优点，广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、便携式工具、电动自行车等领域[1-3]。随着大量锂离子电池的生产、使用和报废，锂离子电池的回收和再利用问题已经成为全行业关注的焦点。在对废旧锂离子电池回收之前，需要对废电池进行放电、拆解、粉碎等一系列的前期预处理，得到活性物质与集流体[4-7]。在锂离子电池中，具有较高回收价值的正极活性物质通常是与溶于N-甲基吡咯烷酮（NMP）的有机粘结剂（如PVDF）调浆后涂覆在金属铝箔集流体上的。在经历前期预处理后，它们一般还是粘连在一起，需进一步分离。目前关于正极活性物质的回收，有的研究是直接将活性物质和铝箔同时酸溶，然

7、后在溶液中除铝。也有的是先对铝箔和活性物质进行分离，然后再对分离后的活性物质进行酸浸。正极活性物质与铝箔集流体的分离方法主要有有机溶剂溶解法[8]、高温热分解法[9-10]、碱浸法[2,11-12]和机械分离法[13]等。碱浸法分离正极活性物料与铝箔集流体是利用正极活性物质不与NaOH发生反应，但铝作为一种两性金属可与NaOH发生反应的特点[6]，用碱溶液将铝箔溶解进入溶液，过滤后得到正极活性物质，进一步酸浸