LiCoO2酸性焙燒過程中元素賦存狀態(tài)的演變研究.pdf

1、目前的鋰離子電池由于它的高工作電壓、高輸出功率以及工作溫度范圍廣等特點(diǎn)，在當(dāng)前的電池市場中占有比較大的市場份額，已經(jīng)被大量的使用在了筆記本電腦等領(lǐng)域范圍內(nèi)。但是由于受到使用壽命的限制，當(dāng)這些數(shù)目龐大的電池隨使用時(shí)間延長而必須報(bào)廢時(shí)，如果不及時(shí)的進(jìn)行適當(dāng)處理，就會對我們的自然環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。所以將廢棄的鋰離子電池進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕厥者^程，不僅僅可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)重復(fù)使用，而且可以降低其對環(huán)境的污染，使得資源循環(huán)這條路線走上可持續(xù)發(fā)展。

2、>　　全面的掌握鈷酸鋰(LiCoO2)在各種介質(zhì)中，能夠穩(wěn)定存在的的熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)。從而可以給我們理論上的指導(dǎo)來合成鈷酸鋰（LiCoO2），以及處理報(bào)廢的LiCoO2進(jìn)行循環(huán)利用的工藝過程。當(dāng)前，所有用到的進(jìn)行回收報(bào)廢鋰離子電池的方法，總結(jié)起來主要有以下幾種：即濕法冶金的方法、火法冶金的方法、生物冶金法以及其它的各種方法。這幾個(gè)方法雖然具有回收率高的特點(diǎn)，但是仍然存在一定的不足方面，主要是：不能對于所有的電極材料都能適用，酸浸出的時(shí)間比

3、較長，用酸量也比較多，并且試劑的價(jià)格比較貴，回收處理時(shí)又會產(chǎn)生污染。
　　本文將 LiCoO2與 NaHSO42H2O按照摩爾比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進(jìn)行焙燒3h。與此同時(shí)，將 KHSO4、NaHSO4·H2O、LiCoO2分別按摩爾比為1:0.5:2.5、1:1.5:1.5、1:2:1、1:2.5:0.5混合后500oC和3h進(jìn)行酸性

4、焙燒，本實(shí)驗(yàn)利用TG-DSC-MS、XRD、SEM、EDS進(jìn)行研究焙燒過程中，有關(guān)元素的賦存形式的演變過程和元素的分布特征的測試。(1)LiCoO2與 NaHSO4·H2O按不同的摩爾比混合后經(jīng)600oC、3h焙燒后，在焙燒過程中發(fā)生了明顯的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)摩爾比從1：3變?yōu)?：3.2的過程中，由于反應(yīng)的產(chǎn)物保持一致，所以在該體系的物理化學(xué)作用條件下得到：LiNaSO4、Na2Co(SO4)2、Na6Co(SO4)4是 Li、Co元素在該體

5、系物理化學(xué)條件下的熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)。(2)將 LiCoO2和NaHSO4·H2O按摩爾比1:1混合在300oC經(jīng)過2.5h焙燒后，由于反應(yīng)的溫度比較低，所以將混合料放到球磨機(jī)中先研磨1.5h,等到反應(yīng)結(jié)束后測得 Na元素的賦存形式有三種：Na2SO4、LiNaSO4和Na2Co(SO4)2。Li元素的賦存形式為：LiNaSO4。Co元素的賦存形式：Co3O4、Na2 Co(SO4)2。同時(shí)取少量的反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)過過濾后，并將過濾后的溶液進(jìn)行

6、 XRD檢測發(fā)現(xiàn)只有 Co3O4。(3)KHSO4、NaHSO4·H2O、LiCoO2按照不同的摩爾比1:0.5:2.5、1:1.5:1.5、1:2:1、1:2.5:0.5進(jìn)行反應(yīng)通過最終的研究結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)溫度高于500oC后，質(zhì)量基本上沒有發(fā)生變化，表明在該條件下500oC就是反應(yīng)的最佳溫度。同時(shí) K2Co2(SO4)3是 K、Co元素在該體系物理化學(xué)條件下的熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)。表明在500oC、3h的焙燒條件下，KHSO4、N