电解浸出废旧锂电池中钴的热力学和动力学

张 建 ，满瑞林 ，徐筱群 ，贺 凤 ，吴 奇 ，尹晓莹

(1. 中南大学 化学化工学院，长沙 410083；2. 中南大学 有色金属资源化学教育部重点实验室，长沙 410083)

锂离子电池是目前广泛应用于手机、手提电脑、玩具等各种便携式电器中的可充电动力电池，随着这些电池或电器的报废将产生大量废旧锂离子电池。常规的锂电池一般含 10%~15%(质量分数)的钴，10%~15%(质量分数)的铜，3%~7%(质量分数)的铝，20%~25%(质量分数)的铁以及 0.1%~0.3%(质量分数)的锂等有价金属[1−2]，研究这些废旧锂电池的综合回收处理具有较大的经济和环保价值。ZHANG等[3]研究浸出剂种类、浸出液浓度、温度及液固比对钴浸出的影响，发现盐酸的浸出效果最好，但在生产中产生的Cl2[4]会污染环境、腐蚀设备。更多的学者采用硫酸+双氧水体系[5−6]作为浸出液。无论盐酸还是硫酸体系，铝箔和钴都能浸出，造成后期铝钴分离难的麻烦。为避免铝的浸出，CONTESTABILE等[7]采用有机溶剂从铝箔上剥离活性物质，完整回收铝箔，但是有机溶剂有毒，对工人健康造成严重威胁。卢毅屏等[8]通过稀酸溶解−搅拌擦洗联合作用处理正极条，只有少量的铝进入浸出液中。SUN等[9]采用高温真空热解粘合剂的方法，实现铝箔与活性物质LiCoO2的分离。本研究小组提出电解分离活性物质 LiCoO2与铝箔的剥离浸出新工艺[10]。该工艺以正极材料为阴极，铅板为阳极，在较低硫酸浓度下进行电解，由于铝箔受到阴极保护，外加电流提供电子用于钴的还原溶解，在铝箔不被或尽可能少被溶解的同时，实现正极材料LiCoO2中钴还原浸出。……