镍钴废料的清洁循环过程及其相关材料制备基础

钴镍是重要的紧缺战略金属，我国约90％钴和47％镍依赖进口，资源短缺已成为国家发展的瓶颈和经济安全的重大隐患。镍钴二次资源的再生循环与高价值利用已成为缓解我国镍钴资源紧缺局面、节约矿产资源的必然选择和研究热点。拟研究典型的镍钴二次废料在硫酸或硫酸－硝酸的混酸体系或电化学作用下有价元素的选择性溶出过程及其动力学；重点开展二葵基次膦酸物化特性、新萃取体系中多金属离子的分离新原理与新工艺及其过程强化机制研究，包括萃取分离铝、锌、钴、镍等元素的工艺参数；深入研究选择性分离与净化后溶液的材料化可控制备过程，包括镍钴功能材料制备过程中还原/沉淀/络合体系的选择原理、前驱体的化学成分和颗粒尺寸及形貌可控机制、液相还原体系中的分散剂与保护剂的选择及其作用机理等。通过上述研究，确定新萃取剂的物化特性和萃取动力学，建立镍钴资源再生直接制备超细钴、镍粉、镍钴合金粉及镍钴锰酸锂等镍钴功能材料的工艺理论与方法。

钴镍是重要的紧缺战略金属，其资源短缺已成为我国经济发展的瓶颈和经济安全的重大隐患，故镍钴二次资源的再生循环与高价值利用已成为必然选择和研究热点。.针对高硅含量的钴白合金，分别研究了硫酸－盐酸混合体系的浸出过程和添加氯化铵条件下的电化学溶解行为。前者确定了工艺参数；后者研究了硅在电化学溶解过程的钝化机理及氯化铵添加剂消除钝化作用的机制，且能实现铜、钴、铁元素间的初步分离。.针对普遍采用复合正极材料的趋势且废旧锂离子电池材质难以区分的情况，采用混合正极材料，模拟研究了锂离子电池混合正极材料的浸出工艺。结果表明，Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2废料中混有LiMn2O4的电池废料比混有LiCoO2的废料更易被浸出，且所确定的还原酸浸工艺可适用于处理各类锂离子电池废料。.为确定再生工艺流程的除杂深度，重点研究了杂质离子对锂离子电池再生正极材料性能的影响规律。结果表明：高倍率或高电压条件下，当浸出液中杂质离子Al3+和Mg2+含量分别不超过810 g•L-1和360g•L-1时，由该溶液合成的正极材料Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xMx]O2（M=Al、Mg；x≤0.01）的容量虽略有降低，但其循环性能却大有改善。故对Al3+和 Mg2+的除杂深度可分别适当放宽至810 g•L-1和360g•L-1，以避免主元素的损失、节约回收成本。.采用共沉淀法研究了Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH) 2等锰系前驱体晶体的形成机理。用晶体生长和团聚的重结晶模型解释了Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2初级颗粒的硬团聚、分子生长和光滑致密球形颗粒的形成过程，还根据第一性原理计算了Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2晶体各个晶面的晶面能。对球形富锂锰基正极材料xLi2MnO3•(1-x)Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2（x=0.2，0.4，0.6）的合成、结构与电化学性能进行了研究。.采用溶胶凝胶掺杂和磷酸镍包覆法进行了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能改性研究，其结果表明两者都具有良好的循环性能和倍率性能。.此外，采用改进的Lewis槽对硫酸盐溶液中二癸基次膦酸(DDPA)的钠皂(Na-DDPA)萃取Co(II)动力学进行了研究，并合成了有机螯合试剂的关键中间体—α-苯偶姻和具有良好萃取性能的新型有机膦萃取剂。