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锂电池的二次利用

正负极集流体,一般,正极用铝箔,负极用铜箔,还可能焊一些镍带做连接导电用。这些基本没有毒性。现在出现的一些废旧锂电池回收单位就是靠回收这些和钢壳铝壳挣钱。标签:可回收利用,无污染。

负极一般是石墨,少数可能是钛酸锂或是硅基材料,当然锡基负极也有,但是太他妈的高端了,现在没人用。石墨分为天然石墨和人造石墨,天然石墨来源于石墨矿,然后再进行一些加工,这个天然石墨的开采,污染还是比较?#29616;?#30340;,主要是对呼吸道的损坏,大家可以搜一下;人造石墨,是用石油焦或是沥青等高分子物高温石墨化制成,基本无污染。有一些锂电池中石墨浮选的回收方法,但是不知道现在应用的怎么样了,肯定可以回收。钛酸锂的生产流程不清楚。硅基负极基本无污染。按照用量最大的石墨进行评估。标签:中度污染,回收情况不明。

正极?#32791;壳?#30340;正极有磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料、钴酸锂、镍钴铝酸锂。磷酸铁锂,一般用作汽车电池或是储能电池,无毒性。锰酸锂,电动自行车电池,无毒性。三元材料:镍钴锰酸锂,用途广泛,电动自行车、电子产品、航模等,钴元素有毒。钴酸锂,数码类的产品,手机、pad等,中等毒性。镍钴铝酸锂:不明,猜测和镍钴锰酸锂一样。

锂电池

电解液为有机溶剂和锂盐组成,有机溶剂一般有PC、EC、DEC、DMC、DME等,其中DMC为微度,其他是无毒。锂盐是六氟磷酸锂(用的最多,也有其他锂盐),遇水则水解生成HF,有毒。外壳有几大类:铝壳、钢壳、塑料壳、铝塑膜。其中铝壳、钢壳无毒。塑料壳和铝塑膜则是白色污染。隔膜,一般是聚烯烃类的微孔薄膜,PP、PE,白色污染。

粘结剂,?#22771;?#19968;般有丁?#36739;?#33014;SBR、聚偏氟乙烯PVdF、还有一些丙烯酸类的粘结剂。这些就当做是白色污染吧。另外锂电加工过程中使用到的物质主要是NMP(微毒),用作是正负极的溶剂,在制造过程中蒸发掉,企业需要控制其排放量,并?#19968;?#25910;。我认为,?#22771;?#38146;电存在的污染问题主要有三大类:第一、生产过程中清洗正负极制浆的设?#36127;?#28034;布设备造成的污染,这两个是包括正极负极材料、NMP、胶等物质,一些企业控制不好(恶意揣测不想控制)导致含毒废水泄?#19969;?#31532;一点一、生产过程中清洗注电解液时的用品,可能导致含电解液的水流入下水道。一般情况下,技术研发人员很可能将水直接排入下水道。第二、NMP回收不彻底。第三、市场上流通的锂电池确实很少有回收的,一是锂电本身污染小,大家重视程度?#36824;唬?#20108;是、锂电回收收益低。

?#22771;?#38146;离子电池,越来越贴近平民生活了,主要是手机数码电子产品的普及,锂离子电池的应用也逐渐扩张到电动自行车、混动轿车等,原先一些铅酸电池的市场逐渐被锂电?#36136;矗?#20294;不可能完全被取代。虽然家?#19968;?#25143;都有不少锂离子电池(废弃手机电池等),但是其回收?#22771;?#36824;局限在制造企?#30340;?#37096;,主要是正极材料钴酸锂、镍钴锰酸锂中的贵金属钴镍,负极石墨,集流体铝、铜(超高纯度),壳体等。就好比大?#20013;?#24055;见到的废品回收一样,有价值自然就有人回收,但是这其中的污?#23601;?#20840;没有减少。?#22771;?#38146;离子电池为液体电解质,即多种有机溶剂、锂盐等组分,其中不乏有毒有害甚至致癌物;未来固态电解质锂离子电池或许会普及,这是另话。而对比铅酸,大家都有了解,电动自行车卖家对回收铅酸电池非常有积极性且民众也很乐意,原因就是免维护铅酸电池回收已经非常成熟,社会和企业都对其回收尽到了义务和责任。在用户端,只要不破坏就不会有污染。铅酸电池生产也一样,污染物主要是铅粉,不接触不吸入也就不会中毒;电解液是水溶剂,硫酸。另者,铅酸企业经过国家大力整治,已经形成了寡头垄断,产品质量都较可靠。而锂电池企业参差不齐,应该所有人都经历过手机电池气鼓、容量骤减、寿命超短等类似情况,?#29616;?#30340;甚至出现爆炸事故,锂离子电池一旦过充过放,受冲击很容易出现燃烧危险。制造过程同样也是,有机溶剂毒性形成污水、粉尘污染、多次发生着火事故。

团队使用湿法?#33519;?#25216;术,在实验室级的测试中,可?#28304;?8.8Wh锂电池中还原出钴和锂。这个工艺包括:首先,在700摄氏度的烤箱中烘烤电池,“煅烧”钴、锂和铜,破坏有机化合物例如塑料和泡沫。这种煅烧物?#24066;?#24102;金属和金属化合物(盐和氧化物),然后加以强酸、盐酸和硫酸,萃取金属离子。团队使用过氧化氢作为还原剂进行实验,以测试这?#36136;?#21058;是否可以提高浸出工艺。他们能够以约50%的效率提取锂,以约25%效率提取钴。

可行性

因为这些金属分别代表48.8Wh电池重量的41%和8.5%,所以整体?#27492;?#25552;取率是较高的,另外再加上热和酸的作用,构成了一种具有商业可行性的方案,用于回收这些电池的电极。然后,这种淋溶金属可以用于制造新电池,或者用于其他工业应用。这种受污染的液体废料,可进一步地进行更加安全地回收处理。

 

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