近年来,我国的新能源汽车市场发展迅速,并推动了电池产业链上下游企业的高速增长。由于新能源汽车动力锂电池的寿命一般是3⁵年,面对即将到来的动力锂离子电池的报废潮,建立报废动力锂离子电池回收利用体系迫在眉睫。已有的研究工作对锂离子动力电池正极材料Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂在酸性水溶液中的性质和回收技术进行了较系统的研究,但对Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂在其它介质环境中性质的认识存在不足。本文利用Na HSO₄·H₂O,KHSO₄,Na₂S₂O₇和K₂S₂O₇热分解产生SO₃,并将Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂置于含SO₃气体的环境中,对Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂在含SO₃气体的环境中硫酸化焙烧过程物质的化学演变规律、演变控制机理及焙烧后用水浸出Li、Ni、Co、Mn的回收率等进行了研究。废动力锂离子电池经放电-拆解处理后获得实验所需的正极材料粉末Li N i _1/3/3 C o _1/3/3 M n _1/3/3 O ₂。然后将L i N i_1/3C o _1/3/3 M n _1/3/3 O ₂粉末分别与Na HSO₄·H₂O、KHSO₄、Na₂S₂O₇、K₂S₂O₇以不同的比例混合均匀后进行硫酸化焙烧实验。通过TG-DSC、XRD、SEM、EDS等研究方法对焙烧过程中出现的质量-热量变化,焙烧产物的物相组成、形貌以及元素的赋存形式的变化进行了研究。对焙烧产物进行水浸出实验,观察不同反应间的回收率的变化。研究结果表明:1.混合物的热力学行为与单一的正极材料粉末Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的热力学行为明显不同,Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂与钠盐混合的反应温度明显低于与钾盐混合的反应温度。混合物在焙烧过程中发生了化学转化,经焙烧后,Li、Ni、Co和Mn元素分别以各自相应的硫酸复式盐的形式存在。原有的圆球形结构形式已经完全消失了,焙烧产物颗粒主要为致密的块状结构,形貌呈现为明显的不规则形状,大小不一并且分布不均匀。Co、Ni、Mn、O这四种元素在焙烧产物中呈现均匀分布的弥散状态。对焙烧产物进行水浸出实验,测得回收率为99%左右。综合分析,钠盐混合物的回收效果优于钾盐混合物。2.Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂与Na HSO₄·H₂O以不同的摩尔比混合进行硫酸化焙烧实验。通过改变混合焙烧过程中Na HSO₄·H₂O的摩尔量来控制反应体系中SO₃的分压,从而控制反应的进行程度。随着Na HSO₄·H₂O比例的增加,Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂中的Li元素优先反应生成Li Na（SO₄）;然后Mn、Co元素先反应生成氧化物,再生成硫酸复式盐;接着Ni元素先生成Ni O₄⁴⁺,再生成硫酸复式盐,随后只是硫酸复式盐间的转化。当反应比例增加到1:3时,Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂已经完全转化成了易溶的硫酸复式盐。通过对焙烧产物的形貌分析发现,随着Na HSO₄·H₂O摩尔量的增加,Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的圆球形结构逐渐反应生成细小颗粒,接着Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂原有的圆球形结构完全消失,细小颗粒烧结团聚在一起,进一步增加Na HSO₄·H₂O量,烧结团聚物反应生成了细小的颗粒,这些颗粒形状不规则,分布不均匀。对不同条件下的焙烧产物进行水浸出试验,Li Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂回收率先急剧增加,然后又趋于平缓,再出现一个急剧增加阶段,最后回收率平缓增加直至接近100%。