Recycling of mixed lithium-ion battery cathode materials with spent lead-acid battery electrolyte with the assistance of thermodynamic simulations

电池(电) 电解质 阴极 锂(药物) 降水 材料科学 无机化学 溶解度 化学 电极 物理化学 医学 物理 功率(物理) 内分泌学 有机化学 量子力学 气象学
作者
Shuai Gu,Liang Zhang,Bitian Fu,Ji Whan Ahn,Xinpeng Wang
出处
期刊:Journal of Cleaner Production [Elsevier BV]
卷期号:266: 121827-121827 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.jclepro.2020.121827
摘要

Abstract Based on the concept of recycling waste with waste, the mixed cathode materials of spent lithium-ion batteries were recycled with waste electrolyte from spent lead–acid batteries. With the assistance of thermodynamic simulations, the optimized recycling path of the mixed cathode materials was proposed and tested. A higher overall recycling ratio of valuable metals, that is, 94.9% of lithium, 94.5% of cobalt, 94.4% of nickel, and 95.5% of manganese, was achieved by replacing the oxalates/carbonates used in the precipitation process with sulfides and reducing the solubility of lithium carbonate in the lithium precipitation step at room temperature with ethanol. A higher ethanol-to-water ratio yielded a higher precipitation ratio of lithium until the ratio reached 5:1. High-purity lithium carbonate and cobalt (99.9%) were recovered as nanoparticles and nanoribbons, respectively, through precipitation using carbon dioxide in a solution with a 4:1 ethanol-to-water ratio and electrodeposition at E = −0.4 V in a traditional three-electrode system. Furthermore, the poisonous heavy metal (lead) was separated and stabilized as lead sulfide.

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