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现阶段废旧电池回收的技术研究进展


2019-07-29 10:09

    相比较锂离子电池的贡献而言,废旧电池的回收处理问题依然比较棘手。现阶段主要运用的回收方式有三种,分别针对了不同性质的锂离子电池,如运用湿法冶金法就主要
用于回收Li-CoO 2 锂离子电池或其他性质电池的金属成分等。
    (1) 回收技术的概述分析
    冶金法是常用的废旧电池回收技术,主要分为火法冶金法和湿法冶金法,其中,火法冶金法主要是通过高温来破坏外壳,进而起到回收电池中的金属化合成分,相对而言是
锂离子电池回收技术中技术含量且施工工艺比较简单的一种方式,但是它也具有一定的缺陷和局限性,虽然能够对于锂离子电池实现有效回收,但是随之而来产生的空气污染
问题却成为了后续处理问题中的一大难点,需要将废旧电池回收过程中产生的废弃进行严格的过滤处理,反而增加了工作技术难度。其次是湿法冶金法,湿法冶金法与火法冶
金法不同,是通过机械方式来破坏外壳进而起到回收金属化合物的效果,在回收废旧电池中的金属化合物时,除了常用的沉淀法外,还会采用离子交换、吸附的方法,这样能
够有效提供金属的纯净度,因此湿法冶金法运用范围较为广泛,尤其是对于金属回收要求较高的锂离子电池而言,湿法冶金法也是当下的不二选择。除了湿法冶金法和火法冶
金法外,还有一种叫做生物浸出法,生物浸出法是运用生物细菌实现对于锂离子电池的有效回收,属于目前废旧电池回收的新型技术,其回收效果高,成本低,因此深受关注
但是相对生物细菌的培养而言,生物浸出法所需要的培养时间过长,不适应当下的废旧锂离子电池回收现状,但是从长远的角度而言,生物浸出法必将取代湿法冶金法,成为
废旧锂离子电池回收的主流技术方法。
    (2) 以 LiFePO 4 锂离子电池的回收为例
    LiFePO 4 锂离子电池是当下较为热门的锂离子电池类型之一,相对于传统最早批次的Li-CoO 2 锂离子电池而言,LiFePO 4 锂离子电池符合当下“绿色、环保、低碳、节能”
的基本号召,有无毒、无污染的特殊性质,且继承了锂离子电池的寿命长的特点,因此被广泛作为能源电动车的电池推出,但是与之相比,LiFePO 4 锂离子废旧电池的回收技
术目前还处于实验探索阶段,并未推出成型的技术理论手段。目前常用的废旧LiFePO 4 锂离子电池回收技术有以下几种方法,其一是由谢海明等人提出的,通过放电破开外壳
后,去离子水处理,然后通过干燥获得其中的导电剂混合物,并加入无机酸,实现对于酸性溶液的过滤回收,最后在通过铁盐等其他成分的加入,在搅拌中获得LiFePO 4 ,最
后实现LiFePO 4 的再生,这种回收技术的优点在于,步骤简单,能够之间再生LiFePO 4 材料,缺点在于,实际上回收的废旧电池金属成分纯度较低,影响后续的使用。李长
东等人对于LiFePO 4 锂离子废旧电池的回收则提出了不同的方式,相对于前者而言,后者更加注重对于回收料纯度的把控,首先是手工拆解,其次是通过将LiFePO 4 锂离子电
池粉碎,筛分出需要进行回收的材料后加入碱性溶液,过滤后再加碱调节并加入碳酸钠。这种方式回收的废旧金属中的回收料纯度更高。
    除了上述两种方式外,还有包括电池资源化的分离回收或进行磷酸铁锂正极材料的综合回收,无论是哪一种回收方式,都是通过化学成分的有机分解,实现对于废旧金属的有
效回收,并不断提高回收率,但同样的,由于LiFePO 4 锂离子电池属于新型电池,因此回收技术的理论和实践都不够完善,各种回收技术之间也不可避免的存在一定的缺陷。
    (3) 三元锂离子电池的回收
    三元材料出现的比较早,在理论上可以作为锂离子电池的正极材料,但是在实际应用中比较慢,相对于LiFePO 4锂离子电池而言,三元锂离子电池同样具有安全、节能的特性
且还具备一定的高比容量,因此也是锂离子电池中较为常见且应用广泛的家族成员之一。随着时代的发展,对于电池的使用越来越快,电池的消耗数量也在逐年增多,随之而来
的问题就是生产电池正极的原材料金属逐年减少,因此对于废旧锂离子电池的回收十分必要。三元材料作为正在逐年减少的重要材料,对于三元锂离子电池的回收,十分必要。目
前常见的三元锂离子电池回收技术主要是通过湿法冶金法进行回收,但是也有人主张破坏外壳后,通过两次碱浸、酸浸和纯化,来提升三元锂离子电池的回收占比,提高化学性
无论是哪种回收方法,都是在围绕有机金属的有效回收开展的。实际上,不同类型的废旧锂离子电池的回收技术和采用的回收手段虽然不同,但是其根本目的都是相同的,那就是
对于材料中的金属、电解液等进行有效回收,其中又以金属的回收最为关键。随着时代的发展,相信对于锂离子电池的回收技术也会不断的提升,无论是回收过程的环保性能还是
回收后的金属纯度都会得到有效提升,但是现阶段如何对于
回收材料中的活性材料再生仍然是围绕在废旧锂离子电池回收技术研究中需要重点针对的问题,除此之外,对于生物冶金法的进一步深入研究和推动也是随着锂离子电池技术的发展应当继续深入的课题。

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