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废旧动力锂电池回收利用

  废旧锂离子电池的资源化技术,是将废旧锂离子电池中有价值的成分,依据其各自的物理、化学性质,将其分离。一般而言,整个回收工艺分为四个部分:预处理部分、电极材料修复、有价金属的浸出、化学纯化。


  在回收过程中,按照不同的提取工艺分类,可将锂离子电池的回收技术分为三大类:干法回收技术、湿法回收技术、生物回收技术。


  干法回收主要包括机械分选法和高温热解法(或称高温冶金法)。干法回收工艺流程较短,回收的针对性不强,是实现金属分离回收的初步阶段。主要是指不通过溶液等媒介,直接实现材料或有价金属的回收方法,主要是通过物理分选法和高温热解法,对电池破碎进行粗筛分类,或高温分解除去有机物以便于进一步的元素回收。


  湿法回收技术工艺比较复杂,但各有价金属的回收率较高,是目前主要处理废旧镍氢电池和锂离子电池的技术。湿法回收技术是以各种酸碱性溶液为转移媒介,将金属离子从电极材料中转移到浸出液中,再通过离子交换、沉淀、吸附等手段,将金属离子以盐、氧化物等形式从溶液中提取出来。


  生物回收技术具有成本低、污染小、可重复利用的特点,是未来锂离子电池回收技术发展的理想方向。生物回收技术主要是利用微生物浸出,将体系的有用组分转化为可溶化合物并选择性地溶解出来,得到含有效金属的溶液,实现目标组分与杂质组分分离,最终回收锂等有价金属。目前,关于生物回收技术的研究刚刚起步,之后将逐步解决高效菌种的培养、周期长的问题以及对于浸出条件的控制问题。


  从回收工艺的次序来看,第一步:预处理过程,其目的是初步分离回收旧锂离子电池中的有价部分,高效选择性地富集电极材料等高附加值部分,以便于后续回收过程顺利进行。预处理过程一般结合了破碎、研磨、筛选和物理分离法。主要的几种预处理方法包括:(1)预放电;(2)机械分离;(3)热处理;(4)碱液溶解;(5)溶剂溶解;(6)手工拆解等。


  第二步:材料分离。预处理阶段富集得到了正极和负极的混合电极材料,为了从中分离回收Co、Li等有价金属,需要对混合电极材料进行选择性提取。材料分离的过程也可以按照干法回收、湿法回收和生物回收的分类技术分为:(1)无机酸浸出;(2)生物浸出;(3)机械化学浸出。


  第三步:化学纯化。其目的在于对浸出过程得到的溶液中的各种高附加值金属进行分离和提纯并回收。浸出液中含有Ni、Co、Mn、Fe、Li、Al和Cu等多种元素,其中Ni、Co、Mn、Li为主要回收的金属元素。通过调节pH将Al和Fe选择性沉淀出后,再对浸出液中的Ni、Co、Mn和Li等元素进行下一步的处理回收。常用的回收方法有化学沉淀法、盐析法、离子交换法、萃取法和电沉积法。


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