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鋰離子電池的回收處理技術

作者:admin????來源:未知????發布時間:2019-08-15 14:44????瀏覽量:
    鋰離子電池是由正負極片、粘結劑、電解液和隔膜等組成。在工業上,鋰電池廠家主要使用鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰三元材料和磷酸亞鐵鋰等作為鋰離子電池的正極材料,以天然石墨和人造石墨作為負極活性物質。聚偏氟己稀(PVDF)是一種廣泛使用的正極粘結劑,粘度大,具有良好的化學穩定性和物理性能。工業生產的鋰離子電池主要采用電解質六氟磷酸鋰(LiPF6)和有機溶劑配置的溶液作為電解液,利用有機膜,如多孔狀的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等聚合物作為電池的隔膜。鋰離子電池被普遍認為是環保無污染的綠色電池,但鋰離子電池的回收不當同樣會產生污染。鋰離子電池雖然不含汞、鎘、鉛等有毒重金屬,但電池的正負極材料、電解液等對環境和人體的影響仍然較大。如果采用普通垃圾處理方法處理鋰離子電池(填埋、焚燒、堆肥等),電池中的鈷、鎳、鋰、錳等金屬,以及各類有機、無機化合物將造成金屬污染、有機物污染、粉塵污染、酸堿污染。鋰離子電解質機器轉化物,如LiPF6、六氟合砷酸鋰(LiAsF6)、三氟甲磺酸鋰(LiCF3SO3)、氫氟酸(HF)等,溶劑和水解產物如乙二醇二甲醚(DME)、甲醇、甲酸等都是有毒物質。因此,廢舊鋰離子電池需要經過回收處理,減少對自然環境和人類身體健康的危害。
    一、鋰離子電池的生產與使用
    聚合物鋰離子電池具有高能量密度、高電壓、自放電小、循環性能好、操作安全等優勢,并且對自然環境相對友好,因此被廣泛應用于電子產品,如手機、平板電腦、筆記本電腦和數碼相機等。此外,鋰離子電池在水力、火力、風力和太陽能等儲能電源系統方面具有廣泛應用,并逐漸成為動力電池的最佳選擇。磷酸鐵鋰材料電池的出現,推動了鋰離子電池在電動車行業的發展和應用。隨著人們對電子產品的需求逐步增大和電子產品更新換代的速度逐步加快,并且受新能源汽車飛速發展的影響,全球市場對鋰離子電池的需求越來越大,電池產量的增速逐年增加。
市場對鋰離子電池的巨大需求,一方面導致未來將會出現大量廢舊電池,這些廢舊鋰離子電池如何處理才能減輕其對環境的影響,是亟待解決的問題;另一方面,為應對市場的巨大需求,廠家需要生產大量的鋰離子電池來供應市場。目前,生產鋰離子電池的正極材料主要包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰三元材料和磷酸亞鐵鋰等,因此廢舊鋰離子電池中含有較多的鈷(Co)、鋰(Li)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銅(Cu)、鐵(Fe)等金屬資源,當中包含多種稀有金屬資源,鈷在我國更是屬于稀缺戰略金屬,主要以進口的方式滿足日益增長的需求。廢舊鋰離子電池中的部分金屬含量比天然礦石中的金屬含量高,因此在生產資源日益短缺情況下,回收處理廢舊電池具有一定的經濟價值。
    二、鋰離子電池回收處理技術
    廢舊鋰聚合物電池的回收處理過程主要包括預處理、二次處理和深度處理。由于廢舊電池中仍殘留部分電量,所以預處理過程包括深度放電過程、破碎、物理分選;二次處理的目的在于實現正負極活性材料與基底的完全分離,常用熱處理法、有機溶劑溶解法、堿液溶解法以及電解法等來實現二者的完全分離;深度處理主要包括浸出和分離提純2個過程,提取出有價值的金屬材料。按提取工藝分類,電池的回收方法主要可分為:干法回收、濕法回收和生物回收3大類技術。

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