研究人员崔宝艳、徐建中在2015年第11期《电工科技》撰文强调,随着电动汽车的开发和使用越来越普及,内置锂电池的使用也越来越多,锂电池已经经历了几千年。 在第一次充电和放电循环后,内部工作离子将失去活性。 锂离子的使用量越来越大,必然会产生大量废旧电板。 扔掉它们不仅会威胁环境,还会浪费资源。
因此锂电池正负极回收利用,回收废旧锂电池具有重要意义。 同时,随着我国微电网技术的快速发展,将废旧锂电池重新检测组装用于微电网的电力平滑,将大大提高锂离子电池的利用率。 因此,本文对锂电池发现概况和主要回收过程进行综合分析和分析,从而凸显未来锂电池回收发展趋势。
一、简介
大多数电池由许多重金属和诸如氨水之类的酸性和碱性电解质等物理成分组成。 一旦被人们使用和丢弃,电池渗出的物理物质会对底泥和湖泊造成非常严重的污染。 ,给人类的生存环境带来威胁。 废旧电池的回收处理,不仅可以消除污染的安全隐患,还可以实现电池资源的回收再利用。
同时,随着我国微电网技术的快速发展,通过对废旧锂电池进行复检组装实现微电网的电力平滑,也将大大提高锂离子电池的利用率。
目前市场上的锂离子电池大多由电池帽、电池壳、正极、负极、电解液、电池隔膜组成。 其中,锂电池的负极成分多为88%左右(也有LiVO2等),甲烷黑导电剂8%左右,PVDF粘结剂4%左右,正极材料多为石墨化碳和导电代理人。 两者通过粘合剂附着在铜带上,组成部分与负极相似[1]。
据悉,随着对构成锂电池两极的材料研究的不断深入,在电池正负极的生产过程中,常会加入少量的镍离子,生成一种混合氧化物材料,具有镍离子。
通常,锂电池的使用寿命在两年以内。 超过使用寿命或人们更换电子设备后,会出现大量废旧锂电池。 虽然与其他类型的电池相比,锂电池对环境的污染相对较小,但锂电池本身仍富含一定量的有毒电解液碱液,随便丢弃在环境中也会影响到人类赖以生存的沉积物和沉淀物。众生相依。 沉积物会造成损害,并可能通过食物链进入人体。
在我国,仅在锂电池的生产加工过程中就会形成数万吨的物理废渣,还有大量的锂电池被随意丢弃。 形势十分严峻。 同时,资源浪费也很严重。 一块普通的40g手机锂电池,其钴离子浓度约为6g。 如果我国每年丢弃1亿个锂离子,则钴元素废物约600吨[2]。
二、废旧锂电池处理技术现状
通过对废旧锂离子电池回收利用的研究可以发现,回收的形式大多集中在电池中负极活性物质的回收利用上。 综上所述,根据回收利用的主要关键技术和原理,废旧锂电池回收处理技术可分为三种处理方法:化学法、化学法和机械法。
1、化学处理
最常见的化学处理方法是火烧法,利用低温焚烧分离锂电池的组成材料,分解消除锂电池中的有机结合剂,同时氧化、还原和分解锂电池中的钴和铝,以及甲烷黑等金属离子和其他化学成分,当这些有用的离子以水蒸气的形式挥发时,通过冷凝等方法进行收集和分选。
废旧锂电池化学回收法最大的优点是处理速度快,回收效果好,对电池的成分要求低。 过程中需要使用净化回收设备等激励措施,导致锂电池化学回收处理成本高。
2.物理治疗
锂电池回收物理处理工艺一般采用氢氧化钠、硫酸、双氧水等物理溶剂溶解锂电池负极富含的各种金属离子,再采用沉淀、萃取、盐析等物理方法,析出并含有可二次利用的钴、锂等金属离子元素。 电极材料浸出液中金属离子的物理萃取一般属于阳离子交换反应。 在这些阳离子交换反应的环境中,萃取液多采用强碱性有机酸氨水。 其他一些物理分析方法不仅是物理萃取技术,还可以利用改变浸出液pH值的方法选择性沉淀金属离子,可以有效防止锂电子物理方法在回收过程中引入有机溶剂.
3、机械处理
锂电池的机械处理就是对锂电池进行机械破碎和选矿。 与化学处理工艺类似,采用机械法回收锂电池时,先将锂电池销毁收购,初步得到锂电池的电极材料粉,再将电极材料粉加热- 经过处理以方便去除电力。 板上的有机粘结剂,最后采用磁选分离的方法回收电池中的金属离子。 机械处理原理简单易操作,但其成本较高,容易导致锂电池中钴离子的流失,降低镀铝回收的难度。
三、锂电池回收技术发展趋势
随着科技的不断进步,电池的发展日新月异,而锂离子电池以其工作电流大、体积小、污染小,循环寿命长。 . 事实上,随着锂电池应用范围的不断缩小,废旧锂电池的数量也在不断增加。
一般来说,废旧锂电池还富含钴、锂、镍、铜、铝、铁等金属元素锂电池正负极回收利用,其中钴离子的质量分数可高达15%左右,是锂离子浓度的850倍。伴生钴矿,远超我国钴煤矿产量。 同时,在锂电池结构中,作为负极集电体的镀铝和正极集电体的铜带也具有很高的回收利用价值。
因此,研究锂离子电池中有价金属的回收利用,对于减少废弃电池对环境造成的破坏,缓解金属离子资源短缺等问题具有重要的现实意义和经济意义。 同时,微电网以其独特的用电方式引起了各国的高度重视,将废旧锂电池重新检测组装用于微电网的电力平滑,将大大提高微电网的效率- 并网和锂离子电池的使用。 因此,有必要对锂电池及其回收进行研究。
与其他领域锂电池回收技术的发展一样,对具有平滑微网电的废旧锂电池复检组装的研究大多主要集中在负极材料中富含金属离子的回收,而正极材料、隔膜和电解液等物质的回收研究还比较缺乏。 尤其是锂电池的电解液危害更大,是环境污染的最大元凶。 因此,锂电池电解液的回收处理研究应成为未来微电网锂电池回收研究的重点。
多年来,我国各行业,包括微电网领域,都没有对废旧锂电池给予足够的重视,并进行相应的高效回收利用。 因此,构建有效的回收网络和体系,是使我国微电网实现废旧锂电池回收利用的重要保障。
结语
作为传统小电网的有效补充,微电网技术备受各方关注。 对我国来说,积极发展微电网业务,可以有效加强供电可靠性,促进可再生能源的利用。 事实上,作为这样一个小而全的发电系统,锂电池在微电网中的应用还存在很多技术难题,比如锂电池的优化配置、锂电池的负载、回收再利用等。的锂电池。
因此,下一步,我国应进一步加强微电网和锂电池在微电网中的应用技术和回收利用效率,使微电网技术自身增加资源浪费和环境威胁等负面影响,并真正快速应对当前形势。 电力需求。