第11卷第2期 2011年4月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engincering
失效锂离子电池焙烧及其有价金属浸出揭晓武，王成彦，李敦訪，尹飞，陈永强，杨永强
(北京矿冶研究总院冶金研究设计所，北京100044)
Vol.11 No.2 Apr.2011
摘要：研究了失效锂离子电池焙烧物料中有价金属的没出行为.首先以LiCoO2Co;O4为实验原料，与Na2SO4,K,SO4(NH4)SO,和浓硫酸调成浆料，在不同温度下熔烧转化，然后用热水没出.在不同条件下，LiCoO2熔烧转化物料在水中的溶解率为56.4%~100%，Co;0焙烧转化物料的溶解率达97.2%~100%.经测定，烘焙后LiCo0z或Co;O转化为 M;Co(SO4)2-nH,O(M=Na,K,NH4")，易溶于水，在此基础上，将失效锂离子电池与NazSO,和浓硫酸的浆料在400C下
进行焙烧，再用70C热水浸出焙烧产物.结果表明，Li,Co元素均可完全浸出，Cu,AI没出率亦在99%以上。关键词调：失效锂离子电池：焙烧：物相转化：钻：没出
中图分类号：TM912.9;X705 1前言
文献标识码：A
以钻酸锂(LiCoO)为正极材料的锂离子电池已成为用量最大的二次便携式电池，尤其在移动通讯领域使用量急剧增加，目前大多数小型锂离子电池都使用 LiCoO,正极材料.含LiCoO,的失效锂离子电池价值高，主要有价金属为Li,Co,Cu,Al，外壳有塑料或铝包装，随用途和品牌而变化很大，如有些笔记本电脑所用锂离子电池外壳还采用不锈钢。锂离子电池由正极、电解液、负极等主要部分组成，电池正极由约90%的正极活性物质LiCoO2、约7%~8%乙快黑导电剂、约3%~4%有机粘合剂均匀混合后，涂布于厚约20μm的铝箔集流体上电池负极由约90%的负极活性物质炎素材料、4%~5% 乙炔黑导电剂、6%~7%粘合剂均匀混合后，涂布于厚约 20μm的铜箔集流体上；正负极厚度约为0.18~0.2mm，中间用厚约10m的聚乙始膜隔开，并充以六氟像酸锂有机碳酸酯电解液.失效锂离子电池成分较复杂， LiCoO2在充放电过程中也会发生变化，产生Li-,CoO2
失效锂离子电池的材料结构与一般矿石不同，其处理和回收利用主要有化学法和机械法。化学处理方法中较典型的流程为破碎、电解液处理、焙烧、磁选、细磨、分类和筛分，经熔炼产出高品位的钻合金，再经湿法处理，产出金属钴或碳酸钴和碳酸锂.机械法(物理方法) 较典型的流程为破碎、电解液处理、热处理、磁选、细磨，再经分类筛分和分离，产出含铜废料和精制钻料，其中精制钻料主要包括炭素材料、CuO，Al,O，CoO， Co;Os和LiCoO,等，还可能含少量锡铅焊料氧化物，还需进步浸出提取12]
收稿日期：2010-1201，修圆日期：2011-03-09
基金项目：国家自然科学基金重点资助项H(编号：50734005)
文章编号：1009-606X(2011)020249-05
过去为了提高LiCoO2的回收率，一般先将正极材料中的LiCoO,分离出来，再进行处理.如采用N-甲基吡略烷酮(NMP)有机溶剂[34)将电极材料的粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)溶解，使LiCoO2、碳粉与集流体分离，再用盐酸浸出处理LiCoO与碳粉的混合物.伯有机溶剂价格昂贵，使用过程中损失大．碱浸预处理方法是先用NaOH溶解锂离子电池正极材料中的铝，再用硫酸与双氧水体系溶出LiCoO2，然后用草酸铵使钻生成沉淀而分离[5.6]，国内有些企业采用这种方法处理，但各种金属分别单独回收，工艺较复杂。其他处理方法也有一定效果(7-9]，如采用非常规浸出剂[10]或沉淀剂[1]进行分离处理，澳大利亚奥斯墨特(AUSMELT)技术处理失效锂离子电池是通过添加硫化剂实现的，经高温熔炼，使电池中的有价物富集于冰铜中.该工艺与现有大型冶金设备和工艺相结合，有利于防止二恶英、呋哺类的生成．比利时优美科公司(Umicore)采用高温熔炼法处理含钻电池，产出合金，再用湿法冶金方法生产钻化合物产品。该工艺先进，处理规模大，达到欧洲环保标准，回收率高
一般国内处理失效锂离子电池时，采用拆解、分选、粉碎、筛分等预处理后，再用高温除粘结剂或NaOH除铝等，得到含钴等失活正极材料，接着采用高温熔炼成合金[12]、酸浸[13]、碱浸[14]等方法进行有价金属富集并提纯，但处理成本较高或流程较长，特别在离电池时还大量采用原始手工方法，劳动强度大，效率极低。由于人工费用高，大幅度增加了处理成本，影响了离子电池的有效回收和综合利用而高温直接焙烧是一种较好的规模化预处理失效锂离子电池的方法，可除去有机物。获得有利于没出的有价金属富集物料，但在焙烧过程中
作者简介；揭晓武(1980-)，男，江西省内丰县人，硕士，工程师，主要研究方向为有色金属的揽取冶金和播环利用：王成参，通讯联系人
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