動(dòng)力鋰電池回收利用技術(shù)有哪些？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-02 09:05
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1.1 物理分選法研究進(jìn)展
金泳勛等采用立式剪碎機(jī)、等級(jí)風(fēng)力搖床和振動(dòng)篩分級(jí)、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(jìn)行分離。浮選法的優(yōu)點(diǎn)主要是不會(huì)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(diǎn)，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(chǔ)的噴動(dòng)床淘洗技術(shù)，其過(guò)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(xué)組成對(duì)廢舊鋰離子電池進(jìn)行分類；其次，使用機(jī)械方法(研磨、過(guò)篩、淘洗)來(lái)分離不同的金屬物質(zhì)，金屬回收率可以達(dá)到80%，回收也存在金屬混雜情況，即該方法對(duì)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(dòng)床淘洗技術(shù)是一種相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低廉的選擇。
1.2 火法冶金法研究進(jìn)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(jià)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(jià)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(jìn)行深加工處理，整個(gè)過(guò)程在高溫下完成。
日本的索尼/住友公司對(duì)廢舊鋰離子電池的火法冶金處理進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明，在低于1000℃下對(duì)未處理、未拆解的廢舊鋰電池直接進(jìn)行焚燒，電池可以實(shí)現(xiàn)自我解離，焚燒后的殘余物中有鐵、銅、鋁等金屬，再通過(guò)篩分、磁選等方法使有價(jià)金屬分離開來(lái)，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(guó)SNAM公司在日本索尼/住友公司研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(shù)，其熱解溫度比日本的要低100~200℃，有價(jià)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(jìn)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(lái)，先用堿溶液浸取電池外殼，將電池的正、負(fù)極材料用過(guò)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(lái)選擇性地萃取銅、錳、鈷等金屬元素，各種金屬的回收率都達(dá)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(lái)。
唐新村等改良了傳統(tǒng)的沉淀處理法，避免了強(qiáng)酸腐蝕及尾液污染等問(wèn)題，以碳酸氫銨來(lái)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(guò)這一系列的除雜過(guò)程后，最終得到純凈的含鈷溶液，鈷的回收率大為提高，超過(guò)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(lái)后，通過(guò)電沉積法回收金屬鈷，鈷單質(zhì)的回收率總計(jì)可達(dá)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(duì)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(shí)驗(yàn)方法為：在鋰離子電池正、負(fù)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(lái)，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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
王曉峰等綜合了離子交換法和絡(luò)合法的優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)行交換。該方法實(shí)現(xiàn)了常溫常壓下對(duì)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(dá)到89.9%和84.1%。
1.4 生物浸出法研究進(jìn)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(shí)間、溫度、攪拌速度等因素對(duì)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(duì)鈷酸鋰的浸出率很低，未來(lái)要培養(yǎng)浸出率更高的菌種。
