废弃三元电极材料的热还原特性及有价组分分离

本文基于电极材料中有机组分的热还原特性研究了废弃三元电极材料中各有价成分的资源化回收.使用热重分析(TG)法研究了电极材料有机组分热解失重行为,采用热重?气相色谱?质谱联用分析仪(TG-GC-MS)定性分析了在有机组分各失重温度下的热解产物,进而明确了失重行为产生的原因.在此基础上,探索了负极材料中有机组分丁苯橡胶对正极材料热还原的可行性,并使用X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析了不同条件下处理后正极材料的物相及价态变化;最后,基于实验结果提出了废弃三元锂离子电池电极片中有价成分全组分回收工艺.结果表明:正负电极材料有机组分的热解失重过程分为三个阶段,且失重原因主要为电解液挥发和黏结剂分解,但有机组分差异导致各阶段温度范围有所不同.热还原产物的XRD与XPS分析结果表明,去除黏结剂的正极材料在丁苯橡胶加入量超过18.5％后逐渐产生热还原效果,导致其结构破坏和元素价态降低.在前述实验基础上,开展正、负电极片混合热还原处理,产物经破碎筛分、磁选、水浸、碱浸、酸浸、分步沉淀等联合方法实现了有价组分的高效率回收.