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一張圖了解廢棄鋰電材料回收處理技術(shù)

發(fā)布時(shí)間:2019-10-24發(fā)布人:瀏覽:
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鋰離子電池組成

鋰離子電池主要依靠鋰離子在正負(fù)極材料中嵌入與脫逸傳遞能量。根據(jù)適用設(shè)備及場(chǎng)所的不同,鋰離子電池有圓柱形、長(zhǎng)條形和方塊等外形,但都含有以下5個(gè)部分:正極、負(fù)極、電解質(zhì)、有機(jī)隔膜、外殼。

鋰電池結(jié)構(gòu)示意圖1.jpg
鋰電池結(jié)構(gòu)組成及示意圖


鋰電池主要組成及成本

組成部分成分備注
外殼不銹鋼、鍍鎳剛、鋁等
正極材料

活性物質(zhì)(NCM、LFP等)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑

活性物質(zhì)含量約90%,導(dǎo)電劑7~9%;粘結(jié)劑3~4%

正極集流體鋁箔
負(fù)極材料

活性物質(zhì)(石墨、鈦酸鋰等)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑

活性物質(zhì)含量約90%,導(dǎo)電劑4~4%;粘結(jié)劑6~7%

負(fù)極集流體銅箔
電解液

電解質(zhì)鉀鹽、有機(jī)溶劑添加劑

LiPF6、EC/PC/DMC等


鋰電池回收的必要性

鋰電池對(duì)部分金屬的依賴性

每噸正極材料對(duì)金屬量的需求.jpg


廢棄鋰電池的資源性

廢棄的鋰離子電池具有顯著的資源性,含有大量有價(jià)金屬(鈷、鋰、鎳等),如借以科學(xué)的技術(shù)手段進(jìn)行回收利用,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益、社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

廢棄鋰電池的污染性

廢舊鋰離子電池的電極材料一旦進(jìn)入到環(huán)境中,電池正極的金屬離子、負(fù)極的碳粉塵、電解質(zhì)中的強(qiáng)堿和重金屬離子,將造成重大環(huán)境污染:

組成成分主要化學(xué)特性潛在環(huán)境污染
正極材料

與水、酸等反應(yīng)產(chǎn)生有害金屬氧化物

重金屬鈷污染改變環(huán)境酸堿度

負(fù)極材料

粉塵遇明火或高溫發(fā)生爆炸

粉塵污染
電解質(zhì)

強(qiáng)腐蝕性,遇水產(chǎn)生HF等有害物質(zhì)

氟污染改變環(huán)境酸堿度

電解溶劑

水解產(chǎn)生醛和酸燃燒產(chǎn)生CO/CO2

有機(jī)物污染
隔膜

可與氟、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等反應(yīng)產(chǎn)生HF

氟污染
粘合劑

燃燒產(chǎn)生CO、醛等

有機(jī)物污染


鋰電池回收技術(shù)

針對(duì)廢舊鋰離子電池的金屬回收工藝主要有物理分選法、火法冶金法及濕法冶金法。

物理分選法

物理分選法是以物料的粒度、密度磁性等物料性能差別為基礎(chǔ)的分選方法,主要有篩分、重力分選、浮選、磁選等。

物理法 工藝流程圖.jpg

工藝流程圖


濕法冶金法

濕法冶金法采用預(yù)處理(拆解、破碎、分、選、熱處理等)技術(shù)使得廢棄鋰離子電池的集流體與電極材料分離,在用沉淀法、萃取法、離子交換法、電沉積法等方法分離提純鈷。

濕法冶金 工藝流程圖.jpg


工藝流程圖


火法冶金法

火法冶金法需要?jiǎng)內(nèi)ル姵赝鈿ぃ瑢㈦姵貎?nèi)芯與焦炭、石灰石混合,經(jīng)還原焙燒,得到金屬鋰、鈷、鎳、鋁等組合成碳合金;電解質(zhì)中的氟、磷等被固化在爐渣中,可用于建筑材料或混凝土的添加劑。然后進(jìn)行深加工處理,整個(gè)過(guò)程在高溫下完成。

火法冶金法 工藝流程圖.jpg

工藝流程圖


金屬回收工藝對(duì)比

工藝方法優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)
物理破碎法設(shè)備工藝簡(jiǎn)單

人工強(qiáng)度大,容易損壞有價(jià)金屬

濕法冶金法將機(jī)械加工方法代替了傳統(tǒng)的加熱處理方法回收效率高,減少二次污染物,環(huán)境污染小

濕法生產(chǎn)過(guò)程添加了強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、大量氨水等,如處理不當(dāng),會(huì)對(duì)空氣、水、土壤造成污染

火法冶金法

工作原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便,可實(shí)現(xiàn)99%以上的高效率,產(chǎn)量高

需要較高的能耗以及產(chǎn)生大量的廢氣


針對(duì)火法冶金法存在能耗高、回收有價(jià)材料困難、廢氣難以治理等行業(yè)共性問(wèn)題,頂立科技采用獨(dú)特的污染物控制技術(shù),研制了廢棄鋰電材料清潔回收處理系統(tǒng)。

退役鋰電材料清潔回收利用成套系統(tǒng)1.jpg

頂立科技研制的廢棄鋰電材料清潔回收處理系統(tǒng)


技術(shù)特征:

◆ 自動(dòng)化連續(xù)式生產(chǎn),處理效率高;

◆ 原料熱解完全,余熱利用率高,運(yùn)行能耗低;

◆ 連續(xù)低溫?zé)o氧熱解生產(chǎn)工藝,可實(shí)現(xiàn)電解液低溫?fù)]發(fā)無(wú)害化處理;

◆ 整個(gè)處理過(guò)程采用獨(dú)特的污染物控制技術(shù),無(wú)二次污染;

◆ 有價(jià)金屬材料回收率達(dá)90%以上。

工藝流程圖.jpg

工藝流程圖

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