随着国家环保力度的不断加强,以及有价金属资源的不断匮乏,废旧锂离子动力电池的资源化回收技术将沿着绿色回收,高效回收的方向发展,主要关注以下几个方面:
1.预处理步骤中的安全问题。
2.二次处理步骤中的污染防治。
3.深度处理步骤中的完全回收。
4.废旧锂离子动力电池中各成分的综合回收利用。目前回收的重点是正极材料,有价金属含量高,经济价值大。但是对于电池中的其它成分,隔膜、电解液、负极活性材料等物质基本回收,需要加强对这些成分的回收研究。
目前电动汽车所采用的锂离子动力电池主要由电池包构成,电池包由电池模块、外壳和电池管理系统组成。电池模块由极芯、外壳和紧固件等构成。其中,极芯中含有大量的有价金属,因此我们主要针对极芯进行回收。极芯的结构主要有软包结构和金属壳硬包结构,一般包括外壳、正极、负极、隔膜、正极耳、负极耳和绝缘。
电池的电极材料一旦进入环境中,电池中的重金属离子、有机物、碳粉尘、氟化物等将可能造成严重的环境污染。其中,正材料会造成重金属污染,污染水体和土壤;负极材料会引发粉尘污染; 电解液会引发氟污染以及有机物污染;隔膜材料会造成白色污染。而且,铜、镍、钴、锰、锂等有价金属的流失还会造成资源的浪费。
锂电池回收处理设备对废旧锂离子动力电池回收与处理,目的是有效分离电池各组分,提取纯化电池中的有价金属,同时减小废弃物对环境的污染。废旧锂离子动力电池回收过程主要分为以下三个步骤:预处理、二次处理和深度处理。
物理分选过程主要用来分选破碎后电池碎片中的外壳和隔膜。根据外壳和隔膜与正负极比重、可浮性、磁性等性质的差异,采用不同的物理分选的方式分选出外壳和隔膜。
一个新的处理废旧钴酸锂电池的方法。采用破碎、筛分、磁选、细磨以及重力分选等方式,将电池碎片中的各成分分开,从而分离回收外壳和隔膜。
通过物理分选优先回收隔膜和外壳,得到的正负极在破碎过程中由于机械物理作用会造成部分正负极材料从基底上脱落下来,但是大部分材料还附着在基底上。因此,我们要对破碎后的电池碎片进行二次处理。
二次处理步骤的目的在于实现正负极活性材料与基底的分离,二次处理过程中,主要是实现正极材料与铝箔分离,目前常用的方法有热处理法、有机溶剂溶解法、碱液溶解法以及电解法。
热处理法是将破碎后的电池碎片置于一定温度下,促使 PVDF 挥发或分解,从而实现正极材料与铝箔的分离。
随着我国电动汽车数量的不断增多,废旧锂离子动力电池的数量也在持续增长,这意味着有必要建立合适的废旧锂离子动力电池处理方案。因此,开展对废旧锂离子动力电池的回收研究对中国实现循环经济和可持续发展具有深远意义。
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