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柠檬酸溶解废锂离子电池正极材料的研究 被引量:8

Study on the dissolution conditions of waste lithium-ion battery anode material in the citric acid
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摘要 探求废锂离子电池正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解条件,为废旧电池的进一步回收利用奠定基础。采用单因素与正交实验相结合的方法,对废锂离子电池正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解条件进行研究,结果表明,废锂离子电池正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中适宜的溶解条件为:柠檬酸浓度1.0mol.L-1、溶解温度45℃、H2O2加入量5.0%、料液比60g.L-1,在此条件下正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解率达到99.56%。对柠檬酸溶解废锂离子电池正极材料LiMn2O4的机理进行了探讨,认为在加入H2O2之前,尖晶石LiMn2O4中的Mn3+发生歧化反应生成Mn2+以及MnO2,而Mn4+在溶液中水解生成MnO2。MnO2与柠檬酸发生氧化还原反应生成丙酮二羧酸及Mn2+。加入H2O2之后,H2O2作为还原剂能够将剩余的MnO2全部还原为Mn2+,使正极材料LiMn2O4在柠檬酸溶液中的溶解率得以提高。 The foundation for the further recycling of the waste battery was laid through the research on the solution conditions of waste lithium-ion battery anode material.The optimum dissolution conditions of lithium-ion battery anode material LiMn2O4 in citric acid were determined by a single factor and orthogonal test.The optimum dissolution conditions were the concentration of citric acid,1.0 mol·L-1;the dissolution temperature,45℃;the added content of H2O2,5.0%;the solid-liquid ratio,60 g·L-1.And the dissolution ratio was 99.56%under the optimum solution conditions.The dissolution mechanism of waste lithium-ion battery anode material LiMn2O4 in citric acid was discussed.First,Mn3+ of spinel LiMn2O4 was disproportionated to Mn2+ and MnO2,Mn4+ of spinel LiMn2O4 was hydrolyzed to MnO2.And,MnO2 underwent a redox reaction in citric acid leading to the formation of acetone dicarboxylic acid and Mn2+.Then,MnO2 was reduced to Mn2+ by reductive agent H2O2.And the dissolution ratio can be increased.
出处 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1114-1119,共6页 Chemical Research and Application
基金 国家自然科学基金重点项目(51174083)资助 教育部博导基金项目(20114104110004)资助
关键词 废锂离子电池正极材料LiMn2O4 溶解率 柠檬酸 正交试验 溶解机理 waste lithium-ion battery anode material LiMn2O4 dissolution ratio citric acid orthogonal test dissolution mechanism
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