退役动力锂电池回收技术概览
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锂电池的回收与处理技术分析随着电动汽车、移动设备等领域的迅猛发展,锂电池的使用越来越广泛。
然而,锂电池的回收与处理却成为环境保护面临的一个严重挑战。
因此,为了有效处理和回收废旧锂电池,需要开展一系列回收与处理技术的研究。
1.回收技术:(1)物理回收:物理回收技术主要是通过对废旧锂电池进行拆卸和分离,将不同组分进行分类回收。
例如,通过机械方法将锂电池外壳与电池芯进行分离,再通过特定的分选设备将阳极、阴极材料等进行分离回收。
(2)化学回收:化学回收技术则是通过溶解、萃取等方法,将废旧锂电池中的有价值的金属元素进行回收。
例如,可以使用酸性或碱性溶液将废旧锂电池中的铁、钴、镍、锰等金属元素溶解出来,然后通过萃取等方法进行分离和回收。
(3)热处理:热处理技术是通过将废旧锂电池进行高温处理,使其发生熔融、蒸发等反应,将废电池中的有机物、无机物等进行分解和脱除。
这种方法可以有效地分解电池中的有机电解液,减少环境污染,并回收其中的金属元素。
2.处理技术:(1)破碎与分选:对回收的废旧锂电池进行破碎与分选,将其分为不同的组分,包括外壳、电池芯以及阳极、阴极材料等。
这样可以方便后续的回收与处理。
(2)物理处理:通过物理方法,如磁选、浮选等,将废旧锂电池中的金属元素进行回收。
例如,可以通过磁选将废旧锂电池中的铁等磁性物质分离出来,再通过浮选或电镀等方法将其他金属元素进行分离回收。
(3)化学处理:化学处理技术主要是利用化学反应将废旧锂电池中的金属元素进行分离和回收。
例如,可以通过溶解废旧锂电池中的金属元素,使其形成溶液,然后通过加热、过滤等方法将其中的杂质去除,最终得到纯净的金属元素。
(4)环保处理:在回收和处理锂电池中,需要注意环保问题,避免产生二次污染。
因此,可以采用环保处理技术,如吸附、脱硫等,对废旧锂电池中的有害物质进行去除和处理,以保护环境。
总结而言,锂电池回收与处理技术包括物理回收、化学回收、热处理等多种方法,通过对废旧锂电池进行破碎、分选、溶解等过程,可以有效地回收其中的金属元素,并采取环保处理技术,减少环境污染。
废弃动力锂电池回收再利用技术及经济效益分析一、本文概述随着全球能源结构的转型和环保意识的日益增强,动力锂电池作为清洁能源的重要组成部分,在电动汽车、储能系统等领域的应用日益广泛。
然而,随着动力锂电池市场的快速扩张,其废弃后的回收再利用问题也逐渐凸显。
本文旨在探讨废弃动力锂电池的回收再利用技术,分析其实施的经济效益,以期为推动废弃动力锂电池的环保处理与资源化利用提供理论支持和实践指导。
本文首先概述了废弃动力锂电池回收再利用的重要性和紧迫性,介绍了当前国内外在废弃动力锂电池回收再利用方面的技术进展和现状。
随后,详细分析了不同回收再利用技术的原理、特点及其适用范围,包括物理法、化学法、生物法等多种方法。
在此基础上,本文进一步探讨了废弃动力锂电池回收再利用的经济效益,包括成本收益分析、环境影响评价等方面。
本文提出了推动废弃动力锂电池回收再利用的对策建议,以期为相关政策制定和企业实践提供参考。
通过本文的研究,旨在促进废弃动力锂电池回收再利用技术的创新与发展,推动循环经济的深入实施,实现资源的高效利用和环境的可持续发展。
二、废弃动力锂电池回收再利用技术随着电动汽车市场的快速增长,废弃动力锂电池的回收再利用问题日益凸显。
废弃动力锂电池回收再利用技术不仅有助于缓解资源压力,减少环境污染,还具有重要的经济价值。
本章节将详细介绍废弃动力锂电池的回收再利用技术及其操作流程。
废弃动力锂电池的回收再利用主要包括电池拆解、材料分离、材料提纯及再利用四个步骤。
在电池拆解环节,通过专业的拆解设备将电池外壳打开,分离出电池内部的正负极材料、电解液等组件。
这一步骤需要高精度的机械操作,以确保电池内部的材料不受损坏。
接下来是材料分离环节,通过物理和化学方法将正负极材料、电解液等进一步分离。
正极材料主要包括锂金属氧化物,负极材料主要是碳材料等。
在这一步骤中,需要采用高效的分离技术,以确保各种材料的纯净度。
然后是材料提纯环节,对分离出来的正负极材料进行深度提纯。
退役动力电池资源化技术退役动力电池资源化技术是一项重要的技术领域,其主要目的是将退役的动力电池进行有效的回收利用,延长电池的使用寿命,减少对环境的污染,并实现资源的再利用。
随着电动汽车的普及和电池技术的发展,退役动力电池的资源化利用已成为一个备受关注的话题。
首先,退役动力电池资源化技术的主要内容包括回收、再利用和循环利用。
在回收方面,通过合适的技术手段,将退役的电池进行分解、提取有价值的材料,如钴、镍、锰等,以实现对材料的回收利用。
在再利用方面,可以将电池中的一部分还能够使用的电池芯重新组装,用于二次利用,延长电池的使用寿命。
在循环利用方面,可以将电池中的材料再次利用于生产新的动力电池,实现资源的循环利用。
其次,退役动力电池资源化技术的关键技术包括电池分解技术、材料提取技术、电池芯再生技术等。
电池分解技术是将电池进行拆解,分离电池的各个组成部分,包括正极、负极、电解液等,以便后续的处理。
材料提取技术是将电池中的有价值的材料,如钴、镍、锰等,进行提取,以便进行再利用。
电池芯再生技术是将电池中的一部分电池芯进行再次组装,用于二次利用,减少资源的浪费。
另外,退役动力电池资源化技术的发展还面临一些挑战,如电池的多样化、回收技术的成本和效率、电池的安全性等。
电池的种类繁多,包括锂电池、镍氢电池、铅酸电池等,不同种类的电池具有不同的结构和化学成分,对于回收利用技术提出了挑战。
回收技术的成本和效率也是一个重要的问题,如何降低回收的成本,提高回收的效率,是技术研发的重点。
此外,电池的安全性也是一个需要关注的问题,电池在回收过程中可能存在着安全隐患,如电池的短路、过热等问题,如何保证电池的安全回收是一个需要解决的难题。
总的来说,退役动力电池资源化技术的发展具有重要的意义,可以有效减少电池的污染,延长电池的使用寿命,实现资源的再利用,是一个具有广阔的发展前景的技术领域。
通过技术的不断创新和完善,相信退役动力电池资源化技术的发展将会取得更大的成就,为电池的可持续发展做出更大的贡献。
废锂电池中锂回收技术规范1磷酸铁锂中锂的回收1.1工艺流程磷酸铁锂电池粉及正极粉中锂的回收工艺流程框图见图1。
1.2工艺简介1.2.1磷酸铁锂电池粉/极片粉经有氧煅烧,将磷酸铁锂氧化成磷酸铁和磷酸锂混合料。
1.2.2将氧化后的混合料制浆后,加酸浸出,得到含金属的铁、锂和磷酸根的混合浸出液。
1.2.3向浸出液中加入碱,铁、磷以副产品的形式沉淀析出,过滤后得富锂溶液。
1.3工艺条件1.3.1氧化煅烧满足以下要求:——煅烧温度:300~650℃;——煅烧时间:0.5~6h。
1.3.2溶解满足以下要求:——初始溶液中酸浓度:5%~40%;——液固比:不大于50mL/g;——反应温度:20~100℃;——反应时间:0.5~10h;——氧化剂物质的量为磷酸铁锂物质的量的0.5~20倍。
1.3.3沉淀满足以下要求:——除铜:沉淀剂加入量为1.0~1.5倍理论量,调节pH为1.5~2.0;——除铁、铝:调节pH为1.5~4.0;——除钙、镁等金属:调节pH为9.0~11.0;——反应温度:40~100℃。
2其他含锂电池中锂的回收2.1工艺流程其他含锂电池粉及正极粉中锂的回收工艺流程框图见图2。
2.2工艺简介2.2.1将其他含锂电池/极片粉混合制浆,加入含还原剂的酸溶液进行浸出,经压滤机压滤,使固液分离。
2.2.2向酸浸后的滤液中加入一定量的镍钴中间体,控制pH值在一定范围,加入沉淀剂和碱进行除杂,分离得含钙、锰、镍、钴、镁等离子的锂溶液。
2.2.3经萃取和反萃取,去除杂质离子,经深度除杂得富锂溶液。
2.3工艺条件2.3.1浸出满足以下要求:——浸出溶液中酸的浓度:6%~30%;——浸出溶液中双氧水的浓度:3%~30%;——反应温度:60~80℃;——反应液固比:不小于4mL/g;——反应时间:1~5h。
2.3.2除杂1满足以下要求:——除铜:沉淀剂加入量为1.0~1.5倍理论量,调节pH为1.5~2.0;——除铁、铝:调节pH为1.5~4.0;——除钙、镁等金属:调节pH为9.0~11.0;——反应温度:40~100℃。
动⼒锂电池回收利⽤技术分析1 技术路线总述对于退役的动⼒电池,⽬前主要有两种可⾏的处理⽅法:其⼀是梯级利⽤,即将退役的动⼒锂电池⽤在储能等领域作为电能的载体使⽤,从⽽充分发挥剩余价值;其⼆是拆解回收,即将退役电池进⾏放电和拆解,提炼原材料,从⽽实现循环利⽤。
⽬前仅有磷酸铁锂电池可以通过梯级利⽤发挥剩余价值,三元材料的电池仍以拆解回收为主。
废旧锂电池的回收流程1.1 物理分选法研究进展⾦泳勋等采⽤⽴式剪碎机、等级风⼒摇床和振动筛分级、破碎和分选的⽅法处理废旧锂离⼦电池,最终得到了附加值较⾼的轻烯烃产品、⾦属产品及电极材料。
正极材料的混合粉末经马弗炉⾼温处理,然后⽤浮选法进⾏分离。
浮选法的优点主要是不会增加新的污染,能量消耗少,⽽且外壳也可以循环利⽤,但也存在⼀些缺点,例如新合成电池的充放电性能明显降低。
Daniel提出以物理分选法为基础的喷动床淘洗技术,其过程主要分为两步:⾸先根据每⼀种⾦属的质量以及它的化学组成对废旧锂离⼦电池进⾏分类;其次,使⽤机械⽅法(研磨、过筛、淘洗)来分离不同的⾦属物质,⾦属回收率可以达到80%,回收也存在⾦属混杂情况,即该⽅法对不同⾦属的分辨率稍差。
⽬前在废旧锂离⼦电池回收分离不同⾦属物质⽅⾯,喷动床淘洗技术是⼀种相对简单、成本低廉的选择。
1.2 ⽕法冶⾦法研究进展欧秀琴等采⽤⽕法冶⾦回收了废旧锂离⼦电池中的有价⾦属,具体⼯艺流程为:剥去废旧锂离⼦电池外壳,回收壳体材料中的有价⾦属,将电池内芯与焦炭、⽯灰⽯混合,经还原焙烧,得到⾦属铜、钴、镍等组合成含碳合⾦,然后继续进⾏深加⼯处理,整个过程在⾼温下完成。
⽇本的索尼/住友公司对废旧锂离⼦电池的⽕法冶⾦处理进⾏了系统研究,结果表明,在低于1000℃下对未处理、未拆解的废旧锂电池直接进⾏焚烧,电池可以实现⾃我解离,焚烧后的残余物中有铁、铜、铝等⾦属,再通过筛分、磁选等⽅法使有价⾦属分离开来,回收再利⽤,⾦属元素回收率较⾼,但是⾦属单质回收率有待提⾼。
《退役三元锂电池清洁回收与高值利用技术》阅读札记目录一、内容概述 (1)二、退役三元锂电池概述 (1)1. 三元锂电池的定义与发展历程 (3)2. 三元锂电池的工作原理及结构特点 (4)三、退役三元锂电池的回收技术 (5)四、退役三元锂电池的高值利用技术 (7)1. 锂离子电池的再生利用 (8)a. 电池正极材料的再生 (8)b. 电池负极材料的再生 (10)2. 环保材料的生产与应用 (11)a. 利用退役三元锂电池制备石墨烯 (12)b. 利用退役三元锂电池制备其他新型功能材料 (13)五、案例分析 (15)六、挑战与展望 (16)1. 技术挑战 (17)2. 商业模式挑战 (18)3. 未来发展趋势与研究方向 (19)七、结语 (21)一、内容概述《退役三元锂电池清洁回收与高值利用技术》全面而系统地阐述了退役三元锂电池的清洁回收与高值利用技术。
本书首先对退役三元锂电池的来源、组成、特性及其回收的重要性进行了详细阐述,帮助读者了解退役三元锂电池的背景和回收的必要性。
书中重点介绍了退役三元锂电池的预处理技术,包括拆解、破碎、分离等步骤,以及在此过程中可能遇到的问题和解决方案。
在清洁回收方面,本书详细介绍了各种先进的回收工艺和技术,如物理法、化学法等,以及这些技术在退役三元锂电池回收中的应用和优势。
书中还强调了清洁回收在环保、资源节约等方面的重要意义。
在高值利用方面,本书展示了退役三元锂电池在各个领域的应用前景,如储能、电池材料、环保等,并介绍了相应的利用技术和工艺。
这些高值利用技术不仅提高了退役三元锂电池的经济价值,还为相关产业的发展提供了新的动力。
对于推动新能源汽车产业的可持续发展具有重要意义。
二、退役三元锂电池概述随着电动汽车的普及,三元锂电池作为主流的动力电池类型,其退役处理问题日益凸显。
退役三元锂电池主要包括废旧锂离子电池、废旧金属和废酸液等,这些废弃物如果不进行有效回收与利用,将会对环境造成严重污染。
《深度解析退役锂电池全过程清洁循环利用技术标准》随着电动汽车的快速普及和电子设备的广泛应用,退役锂电池的回收和循环利用问题日益受到关注。
针对这一问题,各国纷纷制定了一系列清洁循环利用技术标准,以推动退役锂电池的规范化回收和再利用。
本文将从多个角度深度解析退役锂电池全过程清洁循环利用技术标准,帮助读者更全面地了解这一重要领域。
第一部分:退役锂电池回收技术标准1.1 回收流程规范在退役锂电池的回收过程中,规范的回收流程尤为重要。
国际上已经建立了一系列涵盖从退役电池收集、拆卸、分选到材料回收再利用的技术标准,以确保回收过程的安全和高效。
1.2 回收设备标准针对不同类型的退役锂电池,规范的回收设备标准也是必不可少的。
只有使用经过严格测试和认证的设备,才能有效地保障回收效率和安全。
第二部分:退役锂电池材料再利用技术标准2.1 电池材料分离与提纯标准电池材料中包含的有毒物质对环境和人体都具有一定的危害性,因此如何有效地分离和提纯这些材料是非常重要的。
各国制定的电池材料再利用技术标准,涉及到了从化学分离到高效提纯的全过程。
2.2 再制造工艺标准在将退役锂电池材料进行再利用的过程中,再制造工艺标准也是关乎产品质量和安全的重要一环。
通过遵循规范的再制造工艺标准,可以保证再利用产品的质量和性能稳定。
第三部分:我的个人观点和理解退役锂电池全过程清洁循环利用技术标准的制定和执行,对于推动循环经济的发展和保护环境都具有重要意义。
作为用户和企业,我们应该积极配合和支持这些技术标准的实施,共同为可持续发展贡献力量。
总结回顾退役锂电池全过程清洁循环利用技术标准的制定和实施,对于推动循环经济、减少资源浪费、改善环境质量具有重要意义。
通过对回收技术和再利用技术的深入研究和标准制定,可以更好地实现退役锂电池的清洁循环利用,为可持续发展和环境保护作出贡献。
在未来的发展中,我相信随着技术的不断进步和国际间的合作,退役锂电池全过程清洁循环利用技术标准将会不断完善和更新,为全球清洁能源和可持续发展发挥着重要作用。
废旧锂电池回收工艺
废旧锂电池回收利用一般需要经过破碎、热解、分选几个流程。
破碎是将电池进行拆解,以便后续工序的处理,热解主要是去除废旧电池中的隔膜、电解液等杂质,分选主要是将混合在一起的各种金属以及石墨等原料进行分类收集。
破碎(Crushing):
回收过程的第一步是将废旧锂电池进行破碎。
这是为了将电池外壳和内部电极等组件分离,并将其变成更小的颗粒,以方便后续的处理。
破碎可以采用机械破碎设备,例如颚式破碎机或锤式破碎机。
破碎后,电池内部的电解液、电极材料和外壳等组成部分变成混合物。
热解(Pyrolysis):
在热解阶段,通过高温处理将废旧锂电池中的有机物质进行热解反应,使其分解为简单的化合物。
这个过程是在非氧化性环境中进行的,通常采用惰性气氛,例如氮气或氩气。
热解会将电池中的有机胶体、塑料和电解质等物质转化为气体和液体产物。
分选(Separation):
在热解后,产生的气体和液体产物中可能含有有用的物质,如有机化合物和金属化合物。
分选的目的是将这些有用物质从产生的废物中分离出来,以进行进一步的回收利用。
分选可以通过多个步骤来实现,包括液体-液体分离、气体-液体分离和气体-气体分离等。
电池材料回收:
经过上述处理步骤后,废旧锂电池中的有用材料已经得到分离和回收。
其中,回收的金属材料可能包括锂、钴、镍等。
这些金属可以用于生产新的电池或其他产品。
此外,还可以回收有机化合物,用于其他工业应用。
锂电池回收处理技术锂电池回收处理技术是指将老旧的锂电池回收处理为有效的原材料,以供日常使用或再次再利用。
随着锂电池应用的不断扩大,电子产品的更新换代,锂电池回收处理技术的重要性也在不断提升。
首先,锂电池回收处理关键之一是拆解回收。
拆解回收是指将老旧锂电池拆开,在确保安全的情况下,将内部电路元件分离,提取金属、塑料、陶瓷和其他材料。
在此过程中,需确保处理过程中锂电池的回收率和回收效率尽可能高,保证回收的原材料的质量合格,提高回收材料的再利用率。
其次,锂电池回收处理技术还要涉及熔炼分离、催化技术以及电解分离技术。
熔炼分离技术是将拆解过程中提取的材料,利用温度和化学反应实现材料分离,同时可聚结出金属和无机物质,以提取其中的金属。
催化分离技术则是利用化学反应在催化剂的作用下实现材料分离,从而可提取电解介质等介质。
而电解分离技术则是利用特定的电流前提下,锂电池中的电解介质可以经电解实现分离,电解介质可以被用于二次利用。
最后,锂电池回收处理技术还应涉及原材料检测、复杂元件激活和原材料分类等方面。
原材料检测是指在回收处理锂电池过程中,针对拆解得到的有效原材料进行质量检测,以保证原材料质量达到要求。
复杂元件激活则是将锂电池中的电子元件分离后,对元件进行激活,以保证其能够再次利用。
原材料分类则是根据原材料的性质和成分,将产品的各类物料划分为不同的类别,以保证用于批发和零售的原材料符合市场需求。
综上所述,锂电池回收处理技术涉及拆解回收技术、熔炼分离技术、催化分离技术、电解分离技术、原材料检测、复杂元件激活和原材料分类等多方面,其中,拆解回收技术是必不可少的,是整个锂电池回收处理技术的基础,而其它各种技术只是回收处理过程中的一部分。
以上技术的有效应用,可以帮助我们最大限度的回收老旧的锂电池,使回收的材料可以再次利用,减少对资源的消耗以及对环境的污染。
退役动力锂电池回收技术概览据统计,2000 年全世界锂离子电池的消费量是5亿只,2015 年达到了70 亿只。
由于锂离子电池的使用寿命是有限,大量的废旧锂离子电池也随之产生。
以中国为例,2020 年我国废弃的锂电池将超过250 亿只,总重超过50 万吨。
三元材料电池为例,其正极含有大量贵金属,其中钴占5~20%,镍占5~12%,锰占7~10%,锂占2~5%和7%塑料,所含金属大多是稀有金属,应该被合理的回收再利用。
例如,钴作为一种战略资源,被广泛运用于各个领域,除了锂电池还有高温合金等。
可以推算,贵金属的回收量是巨大的。
一份动力电池出货量数据如下图所示,按照商用车服役3三年,乘用车服役5 年的时间推算,2018 年将经历一个动力锂电池的退役小高潮。
这些退役下来的电芯,典型的后续路径有两类,梯次利用或者直接材料回收。
动力电池出货量统计1 梯次利用与原料回收退役动力锂电池,走梯次利用道路的,是梯次利用之后再进行材料回收;直接材料回收的是批量过小的,无历史可查的,安全监测不合格的等等。
追求经济效益是企业和社会行为的动力。
按道理,梯次利用,到电池的可利用价值降低到维护成本以下,再做原料回收,才是电池价值最大化。
但实际的情况是,早期动力电池可追溯性差,质量、型号参差不齐。
早期电池的梯次利用风险大,剔除风险的成本高,因而可以说,在动力电池回收的前期,电池的去处大概率以原料回收为主。
废旧电池回收产业链2 正极材料有价金属提取方法当前说的动力锂电池回收,其实并没有做到整个电池上各类材料的全面回收再利用。
正极材料的种类主要包括:钴酸锂,锰酸锂,三元锂,磷酸铁锂等。
电池正极材料成本占据单体电池成本1/3 以上,而由于负极目前采用石墨等碳材料较多,钛酸锂Li4Ti5O12 和硅碳负极S i/C应用较少,所以目前电池的回收技术主要针对的是电池正极材料回收。
废旧锂电池的回收方法主要有物理法、化学法和生物法三大类。
与其他方法相比,湿法冶金因其能耗低、回收效率高及产品纯度高等优点被认为是一种较理想的回收方法。
2.1 物理法物理法利用物理化学反应过程对锂离子电池进行处理。
常见的物化处理方法主要是破碎浮选法和机械研磨法。
1) 破碎浮选法破碎浮选法是利用物质表面物理化学性质的差异进行分选的一种方法,即首先对完整的废锂离子电池进行破碎、分选后,将获得的电极材料粉末进行热处理去除有机粘结剂,最后根据电极材料粉末中钴酸锂和石墨表面的亲水性差异进行浮选分离,从而回收钴锂化合物粉体。
破碎浮选法工艺简单,可使钴酸锂与碳素材料得到有效分离,且锂、钴的回收率较高。
但是由于各种物质全部被破碎混合,对后续铜箔、铝箔及金属壳碎片的分离回收造成了困难; 且因为破碎易使电解质LiPF6 与H2O 反应产生HF 等挥发性气体造成环境污染,需要注意破碎方法。
2) 机械研磨法机械研磨法是利用机械研磨产生的热能促使电极材料与磨料发生反应,从而使电极材料中原本黏结在集流体上的锂化合物转化为盐类的一种方法。
不同类型的研磨助剂材料的回收率有所区别,较高的回收率可以做到:Co 回收率98%,Li 回收率99%。
机械研磨法也是一种有效的回收废旧锂离子电池中钴和锂的方法,其工艺较简单,但对仪器要求较高,且易造成钴的损失及铝箔回收困难。
2.2 化学法化学法是利用化学反应过程对锂离子电池进行处理的方法,种方法。
般分为火法冶金和湿法冶金21) 火法冶金火法冶金,又称焚烧法或干法冶金,是通过高温焚烧去除电极材料中的有机粘结剂,同时使其中的金属及其化合物发生氧化还原反应,以冷凝的形式回收低沸点的金属及其化合物,对炉渣中的金属采用筛分、热解、磁选或化学方法等进行回收。
火法冶金对原料的组分要求不高,适合大规模处理较复杂的电池,但燃烧必定会产生部分废气污染环境,且高温处理对设备的要求也较高,同时还需要增加净化回收设备等,处理成本较高。
2) 湿法冶金湿法冶金是用合适的化学试剂选择性溶解废旧锂离子电池中的正极材料,并分离浸出液中的金属元素的一种方法。
湿法冶金工艺比较适合回收化学组成相对单一的废旧锂电池,可以单独使用,也可以联合高温冶金一起使用,对设备要求不高,处理成本较低,是一种很成熟的处理方法,适合中小规模废旧锂离子电池的回收。
2.3 生物法生物冶金法目前也在研究进行中,其利用微生物菌类的代谢过程来实现对钴、锂等金属元素的选择性浸出。
生物法能源消耗低,成本低,且微生物可以重复利用,污染很小; 但培养微生物菌类要求条件苛刻,培养时间长,浸出效率低,工艺有待进一步改进。
2.4 磷酸铁锂回收偏冷门在多种动力锂电池中,只有磷酸铁锂电池正极材料不含贵金属,而是主要由铝、锂、铁、磷和碳元素组成。
正因如此,企业对磷酸铁锂的回收分解并不热心。
对磷酸铁锂电池回收,有针对性的研究也比较少。
磷酸铁锂的一般处理方式,电池整体经机械粉碎后,利用极性有机溶剂NMP 或强碱溶解分离其中的铝,剩余的材料即为LiFePO4 和碳粉的混合物。
向该混合物中引入Li、Fe、P 以调整此三种元素在材料中的摩尔比,再经球磨、惰性气氛下高温煅烧后可重新合成LiFePO4材料,但与首次合成的磷酸铁锂电池正极材料相比,该材料的电容量、充放电性能均有所下降。
将失效磷酸铁锂电池正极材料氧化分解,回收锂、铁、磷、碳并重新利用才是治标治本的回收路径。
研究虽少,总归还是有人在做。
比如祝宏帅等开发了一种方法,用磷酸体系浸取失效磷酸铁锂电池正极材料,以高效率、低成本、零废料排放的方法实现更好的锂、铁分离效果,综合回收锂、铁、磷、碳。
3 湿法冶金是当前主要应用技术通过对国内外锂离子电池回收工艺的研究可以看出,使用物理化学法回收锂离子电池的回收率较低; 化学法研究普遍,应用范围广,相对比较可行; 生物法虽环保,但所需时间太长,有待进一步研究。
针对化学法的众多研究表明: 通过单一火法冶金不及通过湿法冶金获得的再生材料的电化学性能好,但通过单一湿法冶金回收需要大量的试剂,不适合大规模工业化处理。
比较而言,湿法冶金是当前提取方法中综合性能比较好的一类方法,酸浸出是其中最重要的环节。
其主要目的是将预处理后的活性物质中的目标金属转移到浸出液中,便于后续的分离回收过程。
传统的无机强酸(HCl、HNO3 和H2SO4)已经被广泛运用于浸出过程。
然而,在浸出过程中会伴随产生有毒气体如Cl2、SO3以及Nx 等对环境造成危害。
因此,近年来研究者们开始关注有机酸(柠檬酸、草酸、抗坏血酸等)在浸出过程中的作用。
而与传统的无机酸相比,有机酸浸出在满足高效率的同时能够减少对环境的二次污染.典型的湿法提取主要步骤:预处理→酸液浸出→浸出液除杂→分离萃取→元素沉淀。
3.1 预处理基本步骤将废旧锂电池放入食盐水中放电,除去电池的外包装,去除金属钢壳得到里面的电芯。
电芯由负极、正极、隔膜和电解液组成。
负极附着在铜箔表面,正极附着在铝箔表面,隔膜为有机聚合物;电解液附着在正、负极的表面,为LiPF6 的有机碳酸酯溶液。
3.2 一个典型的浸出萃取操作从一个完整电芯,经过预处理后,成为粉末状待处理原料。
不同工艺,后续处理手段差别较大。
典型的湿法提取步骤如下,来自文献[6] ,感受一下:1)在硫酸溶液中加入LiCoO2 电极粉末,保持特定固液比,机械搅拌;2)超声波浸出60min 后,滤去残渣,测定浸出液中各金属的浓度;3)然后加入碳酸氢铵溶液调节浸出液的PH 值为,静置过滤后,加入少量的Na2S 溶液除铜;4)采用P507-磺化煤油体系萃取钴,用H2SO4 反萃,从而得到高纯度的硫酸钴溶液;5)之后将NaOH 溶液和富钴溶液加热至沸腾,往富钴溶液中加入碱溶液,直至钴溶液中产生大量的蓝色沉淀为止;6)将烧杯口封起来,静置5min 后,蓝色沉淀完全转变为粉红色沉淀氢氧化钠沉钴;7)多次洗涤,加入乙醇作为分散剂陈化后,过滤,将滤饼于105℃烘干后得到的物质放入马弗炉中煅烧,得到黑色粉末状四氧化三钴。
4 技术趋势目前主要是针对电池中的贵金属进行回收,对其他如电解质、隔膜等相对廉价的物质置之不理,未能系统化地回收整个电池。
也有主流方法以外的技术被报道,其中涉及到其他元素的回收。
2016 年底,清华大学科技成果重点推广中心在《乙醛醋酸化工》杂志上发布的一条消息称,其团队开发了一种“动力锂电池快速剥离及锂钴短程资源回收技术” ,可以高效提取锂电池中的贵金属,铜、铝金属回收率超过98%,钴、锂金属回收率超过95%。
另外,也有比较综合的方法被提出,高桂兰在其文章《废旧车用动力锂离子电池的回收利用现状》中提出,综合利用各种方法长处的思路。
联合处理法即“火法预处理+ 湿法酸浸+ 金属沉淀” 的回收路线,该路线通过酸浸的方法浸出有价金属,传统使用的酸主要是无机强酸( HCl、H2SO4和HNO3等),但该类无机酸对设备腐蚀性大,对人体的危害也较大,因此建议使用性质较为温和的有机酸(包括苹果酸、草酸和抗坏血酸等)来代替,这样不仅环保,部分有机酸还具有还原性,可以代替传统的“无机酸+ 还原剂”体系。
5 总结当前的动力锂电池回收比例还比较低。
在一份报告上看到,我国动力锂电池的回收比例在10%左右。
对比铅酸电池行业,中国的回收比例在30%左右,而美国的这个数字已经超过90%,可以说是“循环经济” 。
翻过来看,就是市场空间巨大。
然而,废旧电池回收的直接驱动力,还是在回收处理的性价比上。
如果回收的材料对于整个行业降低电池成本起到有益作用,回收材料可以顺畅流通,废旧电池的回收才能真正从“要我做”转变到“我要做”上来。
由于掌握的数据信息远远不够,没有能力推算这个转折点具体出现在什么价位上,只能说道理是这么个道理。