廢舊鋰離子電池的回收處理技術(shù)有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-22 07:44
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廢舊鋰離子電池的回收處理技術(shù)
目前對于廢舊鋰離子電池的回收利用研究主要集中于對鈷酸鋰電池中鈷的回收利用方法。在對廢鋰離子電池進(jìn)行了放電、拆解等預(yù)處理之后，根據(jù)回收過程中所采用的主要技術(shù)，可以將廢鋰電池的資源化處理過程分為火法、濕法和生物法這三大類。
2.1火法
火法主要是通過高溫焚燒分解去除起黏結(jié)作用的有機(jī)物，以實現(xiàn)鋰電池組成材料間的分離，同時可使電池中的金屬及其化合物氧化、還原并分解，在其以蒸氣形式揮發(fā)后，用冷凝等方法將其收集[3]。
日本的索尼/住友公司研究表明，于1000℃以下對未拆解的廢鋰電池進(jìn)行焚燒，可有效去除其所含的電解液及隔膜等有機(jī)物質(zhì)而實現(xiàn)電池的破解，焚燒后的殘余物質(zhì)包括Fe、Cu、Al等，可以通過篩分、磁選使其相互分離[4]。
2.2濕法
濕法是先將鋰電池分類，然后用適當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行溶解分離、萃取，獲得相應(yīng)的金屬及金屬化合物材料[5]。
南俊民[6]等人先用堿溶液浸取除鋁，并用硫酸和過氧化氫混合體系溶解鋰離子電池的電極材料，然后分別使用萃取劑Acorga M5640和Cyanex272萃取銅和鈷，銅的回收率可達(dá)98％，鈷的回收率可達(dá)97％，而剩余的鋰可用碳酸鈉將其以碳酸鋰的形式沉淀出來。這些材料可作為制備鋰離子電池正極鈷酸鋰電極材料的前驅(qū)體。該工藝不需將正、負(fù)極分開處理，所使用的萃取劑分離效果良好，洗脫后又可重復(fù)使用；同時，回收物質(zhì)可用于制備電極材料，增加了回收的經(jīng)濟(jì)效益。
吳芳[7]的方法與之相似。采用堿溶解電池材料，預(yù)先除去90%的鋁。然后使用H2SO4+H2O2體系酸浸濾渣，酸浸后的濾液中含有Fe2+、Ca2+、Mn2+等雜質(zhì)，使用P2O4（磷酸二辛酯）萃取得到鈷和鋰的混合液，然后用P5O7（有機(jī)磷酸萃取劑）萃取分離鈷、鋰，經(jīng)反萃回收得到硫酸鈷，萃余液沉積回收碳酸鋰，從而從廢舊鋰離子二次電池中回收鈷和鋰。得到的碳酸鋰達(dá)到了零級產(chǎn)品要求，一次沉鋰率為76.5%。
2.3生物法
生物法利用具有特殊選擇性的微生物菌類的代謝過程來實現(xiàn)對鈷、鋰等元素的浸出。
Debaraj Mishra等人[8]使用一種名為Acidithiobacillus-ferrooxidans的嗜酸菌，它能以硫元素和亞鐵離子為能量源，代謝產(chǎn)生硫酸和高鐵離子等產(chǎn)物，從而有助于廢鋰離子電池中金屬元素的溶解。
從前述的廢鋰離子電池資源化方法來看，采用火法對設(shè)備、能耗的要求較高。濕法工藝的除鋁、除銅成本較高，并且僅僅是將電極材料中的某一種金屬元素進(jìn)行分離提純變成基本化工原料，有較大的局限性。生物浸出技術(shù)雖具有成本低、污染小等優(yōu)點，但是目前仍處于研究階段。隨著電池正極材料的多元化發(fā)展，單純針對鈷酸鋰電池中鈷的回收方法已經(jīng)不適用，鋰離子電池的回收也不是僅僅局限于資源化利用，還應(yīng)該包含無害化處置。
