以废弃二次电池为原料制备α-Ni(OH)_2正极材料的研究

题名:以废弃二次电池为原料制备α-Ni(OH)_2正极材料的研究
作者:钟燕萍
学位授予单位:兰州理工大学
关键词:废弃二次电池;;热力学;;浸出;;净化;;回收;;α-Ni(OH)_2
摘要:
 随着二次电池的大量生产、使用和废弃,其管理和最终处置已成为一个日益迫切需要解决的问题。在众多处置方案中,再生处理是目前研究的热点,同时也是最具发展前途的方案:它不仅可以解决废弃二次电池所带来的一系列环境问题,而且对电池中有价金属进行再生回收并循环利用,也有效的缓解了资源的紧张,因此成为处理与控制废弃电池的最佳途径。
 本文总结归纳比较了目前废弃Block neodymium magnet二次电池再生处理的火法冶金、湿法冶金和其他新生再生处理的技术,并指出了现阶段再生处理技术的优缺点,在此基础上提出了基于酸性浸出和共沉淀技术联用的湿法冶金处理工艺回收并制备α-Ni(OH)_2正极材料:废弃二次电池电极活性材料在稀硫酸中浸出,经净化处理后的浸出液,通过添加离子元素调节离子比例,用共沉淀技术制备α-Ni(OH)_2正极材料。通过对镍钴元素的综合回收,没有造成有价金属元素的流失,与现阶段的湿法再生处理技术相比较,没有把冗繁的净化处理流程作为重点,避免了萃取法的复杂流程,同时制备了α-Ni(OH)_2正极材料,具有Block neodymium magnet原料廉价易得、流程简单、能耗低、无二次污染的优点,是一种经济、环保的绿色循环利用技术处理工艺。
 废弃二次电池电极活性材料主要由LaNi_5合金、Ni(OH)_2、LiCoO_2组成。通过热力学计算分析,为电池活性材料的浸出提供了理论依据和途径,进行了电极活性材料在硫酸中的浸出正交实验,分析了硫酸浓度、温度、时间对镍、钴浸出率的影响,找出最佳浸出条件:浸出时间90min,浸出温度80℃,硫酸初始浓度为3.0 mol/L。并基于原料结构、浸出的结果还做了相关影响因素的分析讨论。
 基于浸出液的离子成分组成与后续制备产品的工艺,取用硫酸复盐沉淀法回收稀土,控制pH值除Al、Fe,过硫酸铵除锰的净化处理工艺分离浸出液的杂质离子,离子净化率均达到95%以上。
 基于净化后液的离子组成,添加元素调节离子浓度,在Ni-Co净化后液的基础上分别掺杂Al~(3+)、Fe~(3+)、La~(3+)用共沉淀技术制Block neodymium magnet备了Ni(OH)_2,经过XRD表征分析确定所制备的掺杂Ni(OH)_2为α型,并通过一系列的性能分析证明制备的α-Ni(OH)_2为稳定结构。
学位年度:2009