CN113528833A - 一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，该方法以生物质芦苇与水为原料(芦苇粉末与水质量比为1∶4)加热搅拌并离心后得到绿色溶剂芦苇汁。称取芦苇汁5克～10克，废旧锂离子电池正极材料用量0.025克～0.1克，在反应温度为25摄氏度～120摄氏度、反应时间为8小时～24小时的条件下回收废旧锂离子电池正极材料。本发明提供一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，该方法绿色、低廉、简便，具有很高的实际应用价值。

Description

一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，属于生物质的绿色资源化利用和锂电回收领域的应用。
背景技术
随着我国人民生活水平的提高，电池在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。锂离子电池由于其使用寿命长、自放电小、充电效率高且能量密度高等优点受到了广泛的应用，但是伴随着也产生了大量的废旧锂离子电池，如果不对其进行有效的回收处理会对环境造成危害。废旧锂离子电池正极材料价格昂贵且所含有的某些金属元素(如钴)是我国重要的战略资源，因此回收废旧锂离子电池正极材料具有重要价值。传统的回收废旧锂离子电池正极材料的方法存在成本高、回收条件苛刻且对环境不友好等问题，开发一种成本低廉、条件温和、绿色环保的方法来回收废旧锂离子电池正极材料具有重要意义。
芦苇作为雄安新区白洋淀生长的一种水生植物，有着调节生态环境、维持生物多样性的重要作用，同时也被当地人采摘利用创造了一定的财富。随着社会经济的快速发展，芦苇在当地逐渐失去其应用价值，芦苇的消耗量大大减少；传统的利用芦苇生物质制备肥料的方法已不能满足处理芦苇固体废弃物的要求，导致大量的芦苇固体废弃物对白洋淀的水质造成了污染。因此，为了满足雄安新区无废城市和绿色发展的建设要求，本发明提出了一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，这样既可以实现对芦苇固废的绿色资源化利用又可以实现对废旧锂离子电池的绿色低成本回收。
发明内容
本发明提供一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，以生物质芦苇为原料来制备绿色溶剂回收锂离子电池正极材料。该方法绿色、低廉、简便，具有很高的实际应用价值。
本发明采取的技术方案是，
一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，包括以下步骤：
1)将生物质芦苇粉碎得到芦苇粉末，利用芦苇粉末制备溶剂芦苇汁；
2)将步骤1)制备的溶剂芦苇汁在一定条件下溶解锂离子电池正极材料；
3)对步骤2)溶解过后的样品进行离心并分析计算得到浸出效率。
优化的，上述利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，在步骤1)中，制备芦苇汁先将芦苇粉末∶水以质量比1∶4比例混合。
优化的，上述利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，在步骤1)中，芦苇粉末与水混合后煮沸并保温5分钟，将固液混合物倒入离心管中，在12000转每分钟的转速下离心10分钟。用塑料滴管吸取上层清液置于试剂瓶中贴好标签冷藏备用，该上层清液为溶剂芦苇汁。
优化的，上述利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，在步骤2)中，在回收锂离子电池正极材料过程中的温度变化范围为25摄氏度～120摄氏度，磁力搅拌时间范围为8小时～24小时。
优化的，上述利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，在步骤2)中，反应回收的锂离子电池正极材料为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂其中任意一种。
优化的，上述利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，在步骤2)中，反应所用的废旧锂离子电池正极材料的用量为0.025克～0.1克，溶剂芦苇汁用量为5克～10克。
优化的，上述利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，在步骤2)中，将溶解过后的混合物倒入离心管于超速离心机中以12000转每分钟的转速下离心20分钟。
优化的，利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，在步骤2)中，离心完毕后，吸取上层清液置于离心管中存放，以待分析。
优化的，利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，在步骤2)中，测定溶剂芦苇汁在25摄氏度条件下的密度。
优化的，利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，在步骤3)中，对上层清液进行稀释并利用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)检测溶解金属离子的浓度。
优化的，利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，在步骤3)中，根据得到的密度和溶解金属离子的浓度计算芦苇汁对锂离子电池正极材料的浸出效率。
本申请的技术方案中，提供了一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，它能克服现有技术的弊端，绿色、低廉、简便，对废旧锂离子电池回收和芦苇固体废弃物的资源化利用具有重要的实际应用价值。
具体实施方式
实施例1
配置质量比为1∶4的芦苇粉末∶水加热搅拌至沸腾，保温5分钟后倒入离心管中，在12000转每分钟的转速下离心10分钟后用塑料滴管吸取上层清液于试剂瓶中贴好标签冷藏备用，该上清液为以芦苇为原料制备的绿色溶剂芦苇汁。在分析天平上向玻璃瓶中加入0.1克钴酸锂和5克溶剂芦苇汁，放入磁子，盖好瓶盖并贴好标签，放入油浴锅中在120摄氏度的条件下溶解24小时。溶解结束后将玻璃瓶中的固液混合物放入离心管内，用超速离心机以12000转每分钟离心20分钟后取出上层清液，利用电感耦合等离子体发射光谱仪测定该上层清液中溶解的金属离子的浓度并计算浸出效率。经计算在120摄氏度的条件下溶解回收24小时的钴浸出效率为8.0％，锂浸出效率为35.1％。
实施例2
具体实施过程同实施例1，反应温度改为100摄氏度，其他条件不改变，在100摄氏度的条件下溶解回收24小时的钴浸出效率为7.4％，锂浸出效率为17.7％。
实施例3
具体实施过程同实施例1，反应温度改为80摄氏度，其他条件不改变，在80摄氏度的条件下溶解回收24小时的钴浸出效率为6.7％，锂浸出效率为13.8％。
实施例4
具体实施过程同实施例1，反应温度改为60摄氏度，其他条件不改变，在60摄氏度的条件下溶解回收24小时的钴浸出效率为3.2％，锂浸出效率为7.2％。
实施例5
具体实施过程同实施例1，反应温度改为40摄氏度，其他条件不改变，在40摄氏度的条件下溶解同收反应24小时的钴浸出效率为2.8％，锂浸出效率为5.3％。
实施例6
具体实施过程同实施例1反应温度改为25摄氏度，其他条件不改变，在25摄氏度的条件下溶解回收24小时的钴浸出效率为2.6％，锂浸出效率为5.0％。
实施例7
具体实施过程同实施例3加入钴酸锂质量改为0.05克左右，其他条件不改变，在80摄氏度的条件下溶解回收24小时的钴浸出效率为11.4％，锂浸出效率为23.7％。
实施例8
具体实施过程同实施例3加入钴酸锂质量改为0.025克左右，其他条件不改变，在80摄氏度的条件下溶解回收24小时的钴浸出效率为21.7％，锂浸出效率为36.2％。
实施例9
具体实施过程同实施例1溶解时间改为8小时，其他条件不改变，在120摄氏度的条件下溶解回收8小时的钴浸出效率为2.0％，锂浸出效率为8.1％。
实施例10
具体实施过程同实施例1溶剂芦苇汁的质量改为10克，其他条件不改变，在120摄氏度的条件下溶解回收24小时的钴浸出效率为12.9％，锂浸出效率为31.0％。
实施例11
具体实施过程同实施例3钴酸锂改为磷酸铁锂，其他条件不改变，在80摄氏度的条件下溶解回收24小时的锂提出效率为3.0％，铁浸出效率为10.4％。
实施例12
具体实施过程同实施例3，钴酸锂改为三元锂(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)，其他条件不改变，在80摄氏度的条件下溶解回收24小时的钴浸出效率为1.1％，锂浸出效率为23.6％，锰浸出效率为2.4％，镍浸出效率为2.7％。
实施例13
具体实施过程同实施例1，钴酸锂改为废旧电池正极材料提取出的钴酸锂，废旧正极材料中钴酸锂的质量改为0.025克，温度改为80摄氏度，其他条件不改变，在80摄氏度的条件下溶解回收24小时的钴浸出效率为3.6％，锂浸出效率为17.1％。

Claims (7)

1.一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于以生物质芦苇为原料制备芦苇汁，并以芦苇汁为绿色溶剂来回收废旧锂离子电池正极材料。
2.根据权利要求1所述的一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于芦苇汁是由质量比为1∶4的芦苇粉末∶水加热搅拌至沸腾后经过离心而来。
3.根据权利要求1所述的一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于回收的废旧锂离子电池正极材料为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂其中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于以芦苇汁为绿色溶剂回收废旧锂离子电池正极材料的温度为25摄氏度～120摄氏度。
5.根据权利要求1所述的一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于以芦苇汁为溶剂回收废旧锂离子电池正极材料的时间为8小时～24小时。
6.根据权利要求1所述的一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于芦苇汁的质量为5克～10克。
7.根据权利要求1所述的一种利用芦苇生物质回收废旧锂离子电池正极材料的方法，其特征在于废旧锂离子电池正极材料的质量为0.025克～0.1克。
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Citations (2)

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CA2983604A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-27 Wuhan Kaidi Engineering Technology Research Institute Co., Ltd. Method for preparing negative electrode material of lithium-ion battery by using biomass gasification furnace filter residue
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