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废旧锂离子电池回收利用技术介绍

废旧锂离子电池回收利用技术介绍
2022.01.11
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  一、废锂电池种类及组成   动力电池主要由4部分组成:正极、负极、电解液以及隔膜。一般动力电池按正极材料组成分类,主流的动力电池为磷酸铁锂电池和三元锂电池,两者合计占比超过95%,另外还有少部分锰酸锂电池和钴酸锂电池,占比只有5%左右。2各类动力电池中锂、钴等金属含量下图所示。   目前动力...

  一、废锂电池种类及组成

  动力电池主要由4部分组成:正极、负极、电解液以及隔膜。一般动力电池按正极材料组成分类,主流的动力电池为磷酸铁锂电池和三元锂电池,两者合计占比超过95%,另外还有少部分锰酸锂电池和钴酸锂电池,占比只有5%左右。2各类动力电池中锂、钴等金属含量下图所示。

  目前动力电池的回收主要为正极材料的回收,主要集中在锂、钴、镍、锰等有价金属的回收上。对于动力电池的其他部分,电解液可能是未来回收的一大重点,目前已经有回收高纯度电解液的方法,就是使用超临界CO2回收,采用这一方法的优势在于产品纯度较高,但是对回收企业技术要求较高,目前国内回收电解液的企业较少。隔膜属于高分子材料,使用一段时间后会有老化的问题,寿命有期限,回收价值不大。负极的石墨会有锂离子嵌入,改变了负极结构,回收后的负极不能直接利用,而且石墨价格并不高,回收的经济价值不大。外壳部分的主要材料是铝合金等金属材料,在拆解或者破碎环节可以直接回收,而且回收纯度高。

  二、三元锂电池回收技术

  1、火法工艺

  火法冶金是通过高温烘烧将电极片中的碳和有机物燃烧掉,对剩余部分通过热解、磁选等方法进行回收,最终筛选得到金属有价材料。火法冶金工艺简单,易于工业化,但仍存在电解液等有机物在高温煅烧下会产生有害气体,需要进行有害气体处理等问题,具有能耗高、成本高的缺点。

  2、湿法工艺

  湿法冶金是通过选择合适的酸性或碱性介质将废旧电池正极材料中的金属离子浸出,再通过沉淀、有机物萃取、分离、提纯等方法,得到锂、钴、锰等有价金属。

  湿法冶金工艺是一种很成熟的工艺,我国大多数企业都在采用湿法工艺,该工艺既可以单独使用也可与其他工艺联合使用,具有低成本、设备要求不高等优势。

  三、磷酸铁锂电池回收技术

  1、湿法回收技术

  磷酸铁锂电池湿法处理工艺是利用酸液或碱液将正极材料溶解,然后从溶液中实现金属的回收或前驱体物质的合成。

  磷酸铁锂电池的湿法回收工艺流程图如图1所示

  磷酸铁锂电池首先需进行放电、拆解、破碎、筛选等前处理,分离得到正极材料。接下来是回收过程中最重要的步骤:正极活性物质的浸出。浸出步骤使金属以离子的形式进入溶液以便分离和提纯。浸出过程多采用无机酸或有机酸浸出。

  2、固相再生技术

  固相法是将LiFePO4电池正极材料进行高温煅烧,分析其元素含量,增加一定比例的碳源、锂源,再次进行高温煅烧,最终得到LiFePO4/C。固相法回收再生技术工艺流程相对简单,低能耗、低成本,可用于工业化处理磷酸铁锂电池,但是固相法再生的LiFePO4性能较差。

  总结

  对于废旧锂离子电池的回收利用,大多采用上述几种方法,还有许多改良方法只是实验室方法,工业应用还需要时间来实现。

  动力汽车符合发展趋势,今后数量不断增加,淘汰的废旧锂电池的数量和类型也会越来越多,现在单一的回收方法并不能高效、便捷地回收所有的资源,今后需要研究低成本回收技术,提高回收资源的纯度,以更好地满足工业应用。

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