从废旧锂离子电池中回收制备正极材料LiCoO_2的研究
【摘要】：
研究了湿化学法从废旧锂离子电池回收正极活性材料中有用金属的工艺。NMP可以使正极活性材料从铝箔上完全脱落,在H_2SO_4与双氧水系统中,钴和锂的回收率分别为95.06%和84.02%。
研究了共沉淀法制备Li_2CO_3与CoCO_3前驱体最佳工艺条件,探讨了热处理对煅烧产品晶体结构的影响。煅烧产物经XRD分析,750℃具有典型的六方对称性,空间群为R3m的一种结构。并通过BET测试,LiCoO_2粉体具有较大的比表面积,达18.55m2g~(-1);通过扫描电镜观测到平均粒径在70nm左右;具有良好的电化学性能,首次充电容量达146mA.h·g~(-1),首次放电容量达142mAh·g~(-1)。
以从废旧锂离子电池中回收的钴锂盐为原料,NH3·H2O和NH4HCO3为沉淀剂,聚乙二醇为分散剂,获得一种Li_2CO_3为壳﹑CoOHNO3为核的壳核结构混合沉淀物。用XRD对煅烧产品进行了晶相分析,通过红外和拉曼光谱分析确定LiCoO_2为R-3m空间群的六方层状结构,随温度的升高,层状属性增强。用BET分析了700℃合成的LiCoO_2的粉体比表面积,其值为达7.949m2g~(-1),并通过SEM观察到其颗粒形貌和粒径大小(小于0.2μm),并且随烧结温度的升高,生成的晶体颗粒有所增大。观察到湿化学法合成的材料粒径比固相反应制得的材料粒度要小得多。包覆沉淀法合成的LiCoO_2具有优良电化学性能。
研究了草酸沉淀钴和锂工艺,重点讨论了不同工艺条件对草酸钴和草酸锂颗粒形貌和大小的影响。结果表明,在液相方式加入草酸条件下,所得草酸沉淀物为块状,棒状,纤维状或针状;草酸以固体形式直接加入时,有利于球形或类球形颗粒的形成。外形为沿轴向生长的前躯体煅烧产物均表现出各向同性,生成的产物具有光滑的表面以及较窄的粒径分布区间,且均为单个的类球状或六方外形颗粒;然而,前躯体外形为球状的煅烧产物为粒径分布窄小的球状颗粒。
【关键词】：LiCoO_2 共沉淀法 包覆沉淀法 草酸沉淀法 【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X705
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2007.041910
【目录】：
- 摘要3-4
- ABSTRACT4-8
- 第一章 绪论8-34
- 1.1 废旧锂离子电池的回收8-15
- 1.2 锂离子电池的基本特点及组成15-22
- 1.2.1 二次锂离子电池的基本特点15-19
- 1.2.2 锂离子电池的组成19-22
- 1.3 锂离子二次电池正极材料的研究进展22-31
- 1.3.1 常见几类正极材料结构特征及性能对比23-27
- 1.3.2 LiCoO_2 制备的研究进展27-31
- 1.4 影响正极材料电化学性能的因素31-32
- 1.5 间题的提出与设想32-34
- 1.5.1 间题提出32
- 1.5.2 实验设想32-34
- 第二章 试验方案设计与研究方法34-44
- 2.1 原料与试剂规格34-35
- 2.2 试验工艺流程35-42
- 2.2.1 溶液中钴﹑锂离子定量分析35-39
- 2.2.2 共沉淀法从废旧电池中回收并制备超细 LiCoO_239-40
- 2.2.3 包覆沉淀法回收制备超细 LiCoO_240-41
- 2.2.4 草酸沉淀法制备超细钴酸锂41-42
- 2.3 样晶测试42-44
- 2.3.1 差热分析42
- 2.3.2 X 射线衍射分析42
- 2.3.3 红外光谱分析42
- 2.3.4 Raman 光谱分析42
- 2.3.5 比表面积分析42-43
- 2.3.6 电化学性能分析43-44
- 第三章 共沉淀法从废旧电池中回收并制备超细 LiCoO_244-68
- 3.1 引言44
- 3.2 试验过程44-45
- 3.3 结果与讨论45-66
- 3.3.1 浸取过程分析45-51
- 3.3.2 共沉淀过程分析51-55
- 3.3.3 超细 LiCoO_2 粉体研究55-66
- 3.4 小结66-68
- 第四章 包覆沉淀回收制备超细 LiCoO_268-88
- 4.1 引言68-69
- 4.2 试验过程69-70
- 4.3 结果与讨论70-86
- 4.3.1 各种工艺参数对溶解锂钴氧化物的影响70-71
- 4.3.2 包覆沉淀过程分析71-76
- 4.3.3 LiCoO_2 粉体结构与性能研究76-86
- 4.4 小结86-88
- 第五章 草酸沉淀法制备超细钴酸锂88-99
- 5.1 引言88-89
- 5.2 实验过程89-91
- 5.2.1 实验流程89
- 5.2.2 工艺原理89-91
- 5.3 结果与讨论91-98
- 5.3.1 超细草酸钴和草酸锂粒子的制备及形貌与粒度控制91-96
- 5.3.2 前躯体对煅烧产物形貌的影响96-98
- 5.4 小结98-99
- 第六章 结论99-101
- 参考文献101-110
- 发表论文及科研情况说明110-111
- 致谢111
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