水熱を備えた使用済みリチウムイオン電池からのリチウム、コバルト、ニッケルへのリサイクルリチウム、ニッケルへの還元 - アンモニア浸出：還元剤とアンモニウム塩の効果

毒性ガス排出、過剰な酸塩基消費、劣った金属選択性、機器腐食など、使用済みのリチウムイオン電池（LIB）をリサイクルするために使用される酸浸出方法のいくつかの必然的な問題が徐々に現れ、これの促進と開発を制限しました方法。したがって、使用済みのLIBのために持続可能な閉ループリサイクル技術（還元補装方法）を開発することが不可欠です。この研究では、使用済みのLIBSからのLi、CO、NI、MN、ALの浸出に対するさまざまな種類のアンモニア、アンモニウム塩、還元剤の効果を熱合法で調査しました。還元剤の電極電位の増加は、熱力学的解析の結果と一致するLi、Co、およびNiの選択的浸出を大きく加速しました。LinixCoyMN1-X-YO2（NCM）材料の標準電極電位も、近似計算を使用して決定されました。（NH4）2SO3をワンステップ浸出プロセスの還元剤として使用する場合、100％CO、98.3％NIおよび90.3％LIを塩化アンモニアム塩化溶液に抽出しました。速度論分析から、還元態度浸出プロセスにおけるLi、Co、およびNiの浸出挙動を制御することが、表面化学反応縮小コアモデルが見つかりました。シェルコア構造は、製品層、固体コアの拡散層、および未反応のコアで構成されていました。製品層の種は、Li、Co、およびNiの浸出効率を低下させました。リサイクルされたLIBSに適用されたこの水熱還元 - アンモニアック方法で得られた結果は、高速で非常に選択的な閉ループリサイクル技術の設計に関する洞察を提供します。

Some inevitable issues of the acid leaching method used to recycle spent lithium-ion batteries (LIBs), such as toxic gas emission, excessive acid-base consumption, inferior metal selectivity and equipment corrosion, have gradually emerged and restricted the promotion and development of this method. It is therefore essential to develop a sustainable closed-loop recycling technology (reduction-ammoniacal method) for spent LIBs. In this study, the effects of various species of ammonia, ammonium salts and reductants on the leaching of Li, Co, Ni, Mn and Al from spent LIBs were investigated with a hydrothermal method. An increase of the electrode potential of the reductant greatly accelerated the selective leaching of Li, Co and Ni, which agreed with the thermodynamic analysis results. The standard electrode potentials of the LiNixCoyMn1-x-yO2 (NCM) materials were also determined by using approximate calculations. When using (NH4)2SO3 as a reductant in a one-step leaching process, 100% Co, 98.3% Ni and 90.3% Li were extracted into the ammonia-ammonium chloride solutions. From the kinetics analysis, the surface chemical reaction shrinking core model was found to control the leaching behavior of Li, Co, and Ni in the reduction-ammoniacal leaching process. A shell-core structure was composed of a product layer, a diffusion layer of the solid core and an unreacted core. Species in the product layer reduced the leaching efficiencies of Li, Co, and Ni. The results obtained for this hydrothermal reduction-ammoniacal method applied to recycle spent LIBs provide insights for the design of a high-speed, exceptionally selective, closed-loop recycling technique.