【锂回收】SPT：用石膏渣从废锂离子电池中选择性回收锂的热力学和动力学研究—Junjie Shi

文摘 2024-12-24 18:30 北京

【论文链接】

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.131139

【作者单位】

东北大学

【论文摘要】

为了从废锂离子电池中选择性提取锂，采用石膏渣硫酸盐焙烧正极材料，然后进行水浸。对硫化焙烧过程的热力学和动力学进行了系统研究。

确定了硫化焙烧反应的活化能为220.93 kJ/mol，指前因子为6.264×10²，反应机理函数为g(α) = 1-(1-α)^2/3。在焙烧温度为750℃，石墨、石膏、正极材料质量比为0.4:0.8:1，焙烧时间为60 min的条件下，锂的浸出率达到79%，镍、钴、锰的浸出率保持在0附近。正极材料中的Li优先与CaSO₄反应生成Li₂SO₄和CaCO₃，部分Li也与CaCO₃反应生成Li₂CO₃。正极材料中的Ni、Co、Mn最初形成LixNi_2-xO₂、LixCo_1-xO、LiMn₂O₄等中间产物。这些中间体在石墨的存在下最终转化为Ni、Ni₃S₂、Co、MnO和Li₂CO₃。

【实验方法】

热重研究：

采用同步热分析仪（TG-DTG， STA, NETZSCH STA449F3）在升温速率（β）分别为5 ℃/min、10 ℃/min、15 ℃/min和20 ℃/min的氩气气氛中测定正极材料和石膏废混合物的热化学行为。热重（TG）和导数热重（DTG）曲线提供了样品的热分解和失重行为的有价值的信息，可以进一步分析相关反应的动力学参数，为后续的动力学分析提供帮助。实验采用约6mg的混合粉末样品，由石墨、石膏和正极材料组成，比例为0.4:0.8:1。

表观活化能：

无模型方法是一种有效的方法，可用于确定复杂多步反应的表观活化能 (Ea)，即使机理函数 g(α) 未知。该方法不依赖于对特定反应机理的了解，而是基于等效转化方法。表 S1 列出了各种常见的无模型方法，它们都是等效转化方法。这些方法涉及分析在反应温度范围内以不同加热速率收集的 TG/DTG 数据。通过检查不同加热速率下的重量损失行为，可以独立于特定反应机理确定反应的 Ea 值。

硫酸化焙烧和水浸：

硫酸盐化实验采用水平管式炉，炉内装有 MoSi₂ 加热元件、刚玉反应管、温度控制系统和气体净化系统，如图 3 所示。坩埚上方放置一个精度为 ± 2 ℃ 的 S 型热电偶来监测样品温度。在每次实验中，将约 2 克阴极材料与预定量的石膏和石墨充分混合，然后放入刚玉坩埚中。实验在氩气气氛下进行，由质量流量控制器调节。

硫酸化焙烧实验首先将装有样品的坩埚放入炉子的冷区。用氩气（流速为 100 mL/min）吹扫炉子 30 分钟，然后将样品放入热区。在流动的氩气下以 600-1200℃的温度焙烧一定时间后，将坩埚移至炉子的冷区并在氩气气氛中冷却。将冷却的样品称重、研磨，然后在 25℃的去离子水中磁力搅拌浸出 30 分钟。使用真空过滤器分离浸出液和浸出残渣。实验步骤详细概述在图 4 中。

【图文摘取】

【主要结论】

该研究提出了一种从废旧锂离子电池中回收锂的方法，即用石膏进行硫酸化焙烧，然后进行水浸。该工艺包括将石膏与正极材料一起焙烧以产生硫酸锂，然后通过水浸将其与其他金属分离。

与传统方法不同，该方法利用低成本工业副产品石膏作为硫酸化剂，减少了垃圾填埋场的影响并促进了可持续性。硫酸化焙烧有效地将锂转化为水溶性硫酸盐，从而能够通过水浸进行选择性回收，从而提高锂的纯度并减少进一步净化的需要。研究发现，石墨、石膏和正极材料的混合物在 30-1200 ℃之间经历了四个主要失重阶段，主要反应发生在 732-941 ℃ 之间。确定了硫酸化焙烧反应的活化能、指前因子和反应机理函数分别为220.93 kJ/mol、6.264×10²和g（α）= 1-（1-α）^2/3。硫酸化焙烧的最佳工艺条件为焙烧温度750 ℃、石墨、石膏和正极材料的质量比为0.4∶0.8∶1、焙烧时间60 min，此时锂的浸出率为79%。正极材料中的锂主要与CaSO₄反应生成Li₂SO₄和CaCO₃，部分锂与CaCO₃反应生成Li₂CO₃。正极材料中的Ni、Co、Mn最初形成LixNi_2-xO₂、Li_xCo_1-xO、LiMn₂O₄等中间化合物，最终在石墨的影响下转化为Ni、Ni₃S₂、Co、MnO、Li₂CO₃。

碳碳碳友会

介绍新能源循环利用方式，创造清洁世界，助力碳中和碳达峰。

【金属回收】STE：从电镀污泥中分离和回收铜、铬、镍的冶金方法—Yang Xiao

【光伏组件回收】SE:一种利用绿色试剂EGDA分离光伏组件层的新方法—Rui Min

【光伏组件回收】RCR: 中国风电和光伏发电的未来金属需求评估：对新兴人类矿山的影响—Kaipeng Ren

【废旧NCM回收】WM：热化学诱导硫酸焙烧从废电池中提取目标金属：热力学和动力学—LiumeiTeng

【废旧LNMO回收】JMCA：探索直接回收高压尖晶石LNMO废电极的分离技术—StivenLópezGuzmán

【LIBs回收】JPS：液浸法再利用废旧电动车电池—Jeongbeom Jang

【LIBs回收】JIEC：废旧锂离子电池正极材料与金属集流体分离研究进展—Weichen Yang

【光伏组件回收】SETA: 我国光伏废弃物循环再利用驱动评价：一种粗糙的分层分解方法—Jing Li

【光伏组件回收】WM:低温热处理废晶硅光伏组件层分离的新方法—Zhipeng Wu

【三元回收】E F：基于失效机理的废旧三元正极材料直接再生研究综述与展望—Qingfeng Liu

【LIBs回收】ACS SCE：锂离子电池正极生产废料加压CO₂直接回收工艺—Neil Hayagan

【废旧NCM回收】SPT：通过高级氧化法实现废旧富镍阴极的高效选择性浸出和直接再生—YingZheng

【废旧锂电池回收】JHM：水保护废旧锂离子电池破碎过程中危险电解液的释放及转化机理—Bang Li

【金属回收】CEJ：在堆叠的生物电化学系统中有效地沉积和分离W和Mo并同时产生氢—Liping Huang

【金属回收】ECL：磷酸基离子液体通过磷酸分裂络合选择性分离钴和镍—Sadia IIyas

【光伏组件回收】SE: 澳大利亚废旧晶硅太阳能电池板的可持续管理：推进循环经济实践—K.M.D. Nimesha

【光伏组件回收】SEMSC:利用激光消融和脱粘技术从CIGS太阳能电池中回收银—Mahantesh Khetri

【光伏组件回收】EP: 在巴西管理废旧光伏设备的挑战和战略：借鉴国际经验—Vanessa Souza

【光伏组件回收】Fuel: 通过热解回收利用废光伏塑料：动力学、热力学、机制、产品和优—Xin Chen

【废旧LFP回收】Small：可扩展的自上而下方法，通过晶格碎裂-再生回收高度降解的废LiFePO₄—JunweiWang,

【废旧NCM回收】CEJ：新型焙烧-废水电解辅助废旧锂离子电池闭环NCM前驱体再合成工艺的设计与运行优化—SunwooKim

【金属回收】SPT：功能性聚叔胺大孔树脂的制备及其对钨和钼的吸附分离性能—Tiantian Shi

【废旧NCM回收】JECE：混酸浸废锂离子电池共沉淀法制备热敏陶瓷的实验方法、结构及机理—NiAi

【光伏组件回收】EIAR:预测中国未来光伏废物的产生：应对挑战，探索未来的回收解决方案—Guangzheng Wang

【废旧NCM回收】ACB：从废旧三元锂离子电池中回收有价金属，用于具有高熵配位的多活性位点电催化剂—YongbinXu

【光伏组件回收】RCR: 光伏组件回收过程中重金属去除的水处理方法综述—Shuang Song

【金属回收】SPT：从碱液中结晶回收铌化合物—Cassia Ribeiro Souza

【金属回收】SPT：从含钛和铁杂质的H₂SO₄溶液中分离和提取铌—Linquan Sun

【光伏组件回收】PT: 硅光伏板回收利用中旋转振动筛分工艺的设计与优化：颗粒尺度模型研究—Xin Jin

【废旧锂电池回收】SPT：采用氯化铵溶剂热法从废旧锂离子电池中高选择性、高效率地提取锂—ZhengjunPeng

【金属回收】RCR：一种新型膜集成可持续技术用于回收工业下游废水中的钼—Ramesh Kumar

【金属回收】JCP：利用可循环硫化剂实现了钨酸盐溶液中钼的绿色分离和回收—Jiawei Du

【光伏组件回收】JCP: 基于不同生产和废物处理情景的中国各省太阳能电池板的碳足迹—Miaorui An

【光伏组件回收】SE:太阳能光伏回收策略—Zita Ngagoum Ndalloka

【废旧锂电池回收】AFM：通过直接回收和改性从废旧锂离子电池中回收的单晶Ncm的高倍率性能—KaipeiWang

【光伏组件回收】SE: 下一代光伏回收利用的逆向物流网络：前景与挑战—Eleftherios Iakovou

【光伏组件回收】CEJ: 回收废晶硅光伏组件的生命周期评价：传统与绿色溶剂回收工艺的比较—Yuxiu Duan

【金属回收】SPT：钨矿历史遗留废渣的表征、潜在有价值金属的回收及修复—Zhengdong Han

【废旧锂电池回收】GC：通过再利用废弃的咖啡粉，实现废旧锂离子电池正极活性材料的可持续再生—Md.AnikHasan

【废旧NCM回收】AFM：利用选择性协同配位作用，实现废旧三元锂离子电池中关键金属元素的短时高效回收—TianchiLiu

【光伏组件回收】Energy: 循环经济战略对未来能源转型技术的影响及其影响：以太阳能光伏为案例研究—Xueyue Hu

【光伏组件回收】JCP: 静电分离回收废结晶硅光伏板机械破碎后回收硅—Jiayan Li

【金属回收】JECE：钨和钼在改性锆基金属有机框架UiO-66-CTAB上的吸附和分离性能—Congjian Zhang

【锂回收】SPT：用石膏渣从废锂离子电池中选择性回收锂的热力学和动力学研究—Junjie Shi

【LIBs回收】CEJ：利用氧化还原介导的双极膜电渗析技术对废旧锂电回收废水中的 Na₂SO₄ 进行增值—Hyunjin Kim

【光伏组件回收】SEMSC:具有文献计量学视角的废弃硅基太阳能电池板回收的技术现状—Javier Ramírez-Cantero

【金属回收】WM：通过加压氨蒸馏从氨–碳酸氢铵体系中一步回收钴—Jiancheng Yu

【NCM回收】JECE：粉末电解法从废旧NCM型锂离子电池材料中选择性回收锂—Guohui Zhu

【锂回收】SPT：通过硫磺焙烧法从废旧锂离子电池中选择性回收和再生锂—Liqiang Wang

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉