贵州大学研究：在贫淋滤液条件下实现阴极循环，助力废旧锂离子电池回收利用

贵州大学研究：在贫淋滤液条件下实现阴极循环，助力废旧锂离子电池回收利用

【论文链接】

【作者单位】

贵州大学

抽象的

虽然湿法冶金凭借其诸多优点已成为废旧锂离子电池回收利用的主要技术，但其仍然需要消耗大量的化学试剂，并对废水的排放提出了挑战。在该技术中，阴极循环是通过动态稳定的空穴介导扩散动力学来实现的，这是通过将萃取步骤与浸出阶段同步来实现的，从而不断从浸出液中去除溶解的离子。

理论分子动力学模拟预测，防止溶解离子的积累是保持浸出过程持续进行的有效方法。在实验中，即使加入少量浸出液（0.5 mL），废LNO材料的浸出率也能达到94.51％（90°C，40 min）。考虑到我们的策略并不局限于特定的材料体系，它可以扩展到回收其他有价值的材料（包括LCO或NCM 811）并最大限度地减少浸出液的使用。

【实验方法】

DES的制备：

将氯化胆碱和氯仿按一定摩尔比（1:1）混合，放入60 ℃油浴中，搅拌（350 rpm）4 h，得到DES浸出液，所得DES在室温下为透明液体。

浸出程序：

将20毫克正极材料LNO粉末加入玻璃瓶中的3毫升合成DES中。然后加入2毫升GO分散液（2毫克/毫升）。为了进行比较，准备了一个不添加GO分散液的对照组。然后将样品在油浴中加热（70-100°C，35-420分钟）。使用FTIR（傅里叶变换红外光谱）比较浸出过程中浸出液的结构变化。使用UV-vis（紫外-可见光谱）和ICP-OES（电感耦合等离子体发射光谱）来量化镍和锂元素的浓度。

纳米氧化镍的合成：

为了回收镍元素，将丁二酮肟的乙醇溶液（10 g/L）加入浸出液中，经过反复离心、过滤、洗涤，得到酒红色絮状沉淀。将沉淀粉末在400℃下煅烧2h，得到纳米NiO粉体。利用XRD（X射线衍射）和SEM（扫描电子显微镜）对煅烧前后沉淀粉末的结构进行表征。

【图片摘录】

【主要结论】

可以通过动态稳定的空化介导扩散动力学来实现贫渗滤液的回收。

通过将萃取步骤与浸出阶段同步，质量传递保持稳定（在传统浸出方案中，由于溶解离子的积累，质量传递会降低），并且无论浸出液的剂量如何，都可以实现高效浸出。这使用 MSD 模拟进行了描述，该模拟预测扩散系数会随着浸出的进行而降低，而无需动态去除溶解离子。使用不同正极材料和不同反应条件的对比实验证实了该策略的普遍性。对于 LNO 正极材料，即使浸出溶液的体积减少到 0.5 mL，浸出效率仍可达 94.51%。

实现贫渗滤液回收的策略有望为废旧锂离子电池的高效、经济回收提供一种通用方法。