動力鋰電池回收利用技術
來源：寶鄂實業(yè)
2019-11-02 05:56
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1.1 物理分選法研究進展
金泳勛等采用立式剪碎機、等級風力搖床和振動篩分級、破碎和分選的方法處理廢舊鋰離子電池，最終得到了附加值較高的輕烯烴產(chǎn)品、金屬產(chǎn)品及電極材料。正極材料的混合粉末經(jīng)馬弗爐高溫處理，然后用浮選法進行分離。浮選法的優(yōu)點主要是不會增加新的污染，能量消耗少，而且外殼也可以循環(huán)利用，但也存在一些缺點，例如新合成電池的充放電性能明顯降低。
Daniel提出以物理分選法為基礎的噴動床淘洗技術，其過程主要分為兩步：首先根據(jù)每一種金屬的質(zhì)量以及它的化學組成對廢舊鋰離子電池進行分類；其次，使用機械方法(研磨、過篩、淘洗)來分離不同的金屬物質(zhì)，金屬回收率可以達到80%，回收也存在金屬混雜情況，即該方法對不同金屬的分辨率稍差。目前在廢舊鋰離子電池回收分離不同金屬物質(zhì)方面，噴動床淘洗技術是一種相對簡單、成本低廉的選擇。
1.2 火法冶金法研究進展
歐秀琴等采用火法冶金回收了廢舊鋰離子電池中的有價金屬，具體工藝流程為：剝?nèi)U舊鋰離子電池外殼，回收殼體材料中的有價金屬，將電池內(nèi)芯與焦炭、石灰石混合，經(jīng)還原焙燒，得到金屬銅、鈷、鎳等組合成含碳合金，然后繼續(xù)進行深加工處理，整個過程在高溫下完成。
日本的索尼/住友公司對廢舊鋰離子電池的火法冶金處理進行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明，在低于1000℃下對未處理、未拆解的廢舊鋰電池直接進行焚燒，電池可以實現(xiàn)自我解離，焚燒后的殘余物中有鐵、銅、鋁等金屬，再通過篩分、磁選等方法使有價金屬分離開來，回收再利用，金屬元素回收率較高，但是金屬單質(zhì)回收率有待提高。
法國SNAM公司在日本索尼/住友公司研究的基礎上，進一步研究了廢舊鋰離子電池的熱分解，研發(fā)了處理熱解和磁分離技術，其熱解溫度比日本的要低100~200℃，有價金屬單質(zhì)的回收率也比日本的高。
1.3 濕法冶金法研究進展
南俊民等突破了單一方法的局限，將溶劑萃取法與沉淀法結(jié)合起來，先用堿溶液浸取電池外殼，將電池的正、負極材料用過氧化氫和硫酸按比例混合的溶液溶解，然后使用不同的萃取劑來選擇性地萃取銅、錳、鈷等金屬元素，各種金屬的回收率都達到96%以上， 再用碳酸鈉將金屬鋰以沉淀的形式(例如碳酸鋰)分離出來。
唐新村等改良了傳統(tǒng)的沉淀處理法，避免了強酸腐蝕及尾液污染等問題，以碳酸氫銨來去除鋁、黃鈉鐵礬去除鐵、碳酸鈉去除銅，再利用氧化沉淀法去除錳，經(jīng)過這一系列的除雜過程后，最終得到純凈的含鈷溶液，鈷的回收率大為提高，超過98%。
Jinsik等提出了從鈷酸鋰電池中回收氧化鈷的新方法。具體工藝流程為：將硝酸緩慢加熱，把廢舊鋰離子電池加入熱硝酸中，待碳酸鋰溶解出來后，通過電沉積法回收金屬鈷，鈷單質(zhì)的回收率總計可達80%以上，金屬鋰單質(zhì)的回收率也比較高。溶液的pH值控制在2.4~2.7，電極片采用鈦金屬。
周春山等采用陰離子交換樹脂研究金屬離子的陰離子交換分離。對比了幾種陰離子交換樹脂的交換效果，發(fā)現(xiàn)201-7型陰離子交換樹脂的效果最好。具體實驗方法為：在鋰離子電池正、負極材料中加入氯化銨溶液，調(diào)節(jié)pH值為4.0左右，將鈷離子分離出來，再將金屬離子從201-7型陰離子交換樹脂上洗脫。該方法具有鈷回收率高、分離效果好、操作簡單等優(yōu)點。
王曉峰等綜合了離子交換法和絡合法的優(yōu)點，依據(jù)離子交換法的原理，利用混合法有效地將溶液中的銅離子與適合的自制離子交換樹脂進行交換。該方法實現(xiàn)了常溫常壓下對廢舊鋰離子電池中多種金屬元素的分離和回收，其中鈷、鎳的回收率分別達到89.9%和84.1%。
1.4 生物浸出法研究進展
Mishra等采用嗜酸性氧化亞鐵桿菌回收廢舊鋰離子電池中的鈷和鋰，研究了浸出時間、溫度、攪拌速度等因素對廢舊鋰離子電池中金屬鈷的浸出效果的影響。結(jié)果表明，此方法雖然提供了鈷元素回收的新方法，但是嗜酸性氧化亞鐵桿菌對鈷酸鋰的浸出率很低，未來要培養(yǎng)浸出率更高的菌種。
