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干货!解读废旧醋酸铁锂动力电池的回收利用

   2023-06-19 互联网佚名1150
核心提示:动力电池的拆解回收是指将电池拆解,提取或利用有价金属的过程。目前废旧磷酸铁锂电池回收的研究主要集中在正极材料上。为有效提升回收效率,提高废旧动力电池回收经济价值,应对正负极材料、电解液回收工艺及原理开展深入研究,开发出清洁、环保、流程短的回收工艺,真正实现废旧锂离子动力电池全组分高效率、高质量回收,助力早日实现“双碳”目标。

锂离子电池的平均使用寿命为5至8年。 因为电池使用得更早,所以会更早面临报废等问题。 2020年将迎来电池退役爆发期。 预计2021年至2030年,我国乘用车和商用车动力电池退役总量将近700万吨,相应的废旧电池将超过200万吨。 巨大的退役量使得废旧电板和材料的回收利用面临严峻挑战。

预处理

动力电池拆解回收是指对电池进行拆解、提取或利用有价金属的过程。 由于废旧电池的成分很多,回收的第一步需要一个预处理步骤,将负极活性物质从电池外壳、隔膜、集电器、电解液、含碳添加剂和连接装置中分离出来。 预处理需要拆除外壳并分离不同的有价值的成分。 借助外接内阻或将废旧电池浸入盐水氨水中进行放电处理,防止触电、火灾、爆炸和一些潜在的人身伤害。 然后用机械直接压碎电池。 粉碎后的组分根据密度、粒径、磁性、疏水性等不同性质按比重分选,初步分离出电池外壳、隔膜、塑料、铝箔、正极和正极,然后分别回收。

负极材料回收

目前,对废旧醋酸铁锂电池回收利用的研究主要集中在负极材料上。 完全放电的锂离子电池中的锂元素主要存在于电池的负极中,电池生产过程中形成的负极残渣也具有重要的回收价值。 目前负极活性物质回收的主流工艺是干法工艺,主要回收最具经济价值的Li元素,同时可以回收Fe、Al等金属。 典型的工艺流程如右图所示。

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典型的醋酸铁锂正极材料干法回收工艺

用NaOH溶液熔化负极片,使集电体镀铝,进入碱液。 过滤后用盐酸氨水中和,析出Al(OH)3,实现Al的回收。 滤渣是导电剂炭黑和碳包覆在材料表面的混合物。

有两种回收方式:

方法一:用盐酸和氢氟酸溶解滤渣,用Fe2(SO4)3和溶液加入碱液中,用NaOH和溶液调节碳杂质分离液的PH值,​​先使铁与Fe(OH) 3 沉淀,剩余液体用饱和氨水沉淀得到; 工艺2:基于FePO4微溶于硫酸,负极材料滤渣用硫酸和氢氟酸溶解,先析出FePO4,最后析出Fe(OH)3,剩余酸液沉淀用饱和氨水实现Al、Fe、Li的分离沉淀回收。

正极材料回收

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随着锂离子电池的广泛应用,石墨正极的需求量也急剧下降。 废锂电池中石墨的比例被列为12%~21%(质量分数),非常可观。 在一些不生产石墨或石墨储量低的国家,如法国和一些亚洲国家,石墨被用作关键材料废电池回收利用,回收的石墨粉经过改性后有望用于电池生产; 其中铜带价格高,回收工艺简单,具有很高的回收价值。 阴极材料通常可以通过热处理、浸出或研磨来回收。

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醋酸铁锂正极材料回收工艺

研究人员通过简单的低温熔化和筛分工艺步骤,成功地从废旧锂电池中再生出石墨。 在1673K的氧气气氛中焙烧4小时,集电体铜带制成球形颗粒并与石墨分离。 之后废电池回收利用,再经超声振动筛分得到再生石墨。 该工艺回收的石墨含量可达99.5%。 电池级石墨材料标准(上)。

电解质材料回收

在动力电池中,电解液约占电池成本的15%,富含锂离子,具有一定的回收价值。 目前电解液的回收有真空热解处理、有机溶剂萃取回收处理、CO2超临界回收等方法。

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超临界CO2萃取装置

超临界CO2回收废锂离子电池电解液是指以超临界CO2为萃取剂,将锂离子电池隔膜与吸附在活性物质中的电解液分离的过程。 超临界CO2能有效溶解非极性物质,并能分离废旧锂电池中的电解液。 而且CO2稳定、无毒、价格低廉,可实现分离回收一体化作业。 因此,在锂电池的电解液回收过程中起到了很大的作用。

结论与展望

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近年来,废旧电池的回收利用取得了很大进展,但大部分研究集中在负极材料的回收上,对负极材料中金属的回收机理研究不深入,且技术改造不成熟。 同时,对多种金属的选择性分离提纯的研究还太缺乏; 对正极材料和电解液回收利用的研究太少,无法实现全电池高价值资源的循环利用。 为有效提高回收利用效率,提升废旧动力电池回收经济价值,应深入研究正、正极材料、电解液回收技术与原理,以及清洁、环保、短应发展工艺回收工艺,真正实现废旧锂离子动力电池的完全收集。 高效优质回收,推动“双碳”目标早日实现。来源:动力电池回收网

会议亮点

白名单企业走访:拟安排石城市3家龙头企业走访;

行业闭门会议:某知名企业监事会主席、总经理与行业商会领导、专家合影

呼唤行业痛点,为行业健康发展建言献策。

会议详情如下:

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中国电能协会电池回收专业委员会

会议咨询:苏嘉红(与沫沫)

邮件:

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