正極材料有價金屬提取方法

當(dāng)前說的動力鋰電池回收，其實并沒有做到整個電池上各類材料的全面回收再利用。正極材料的種類主要包括：鈷酸鋰，錳酸鋰，三元鋰，磷酸鐵鋰等。

電池正極材料成本占據(jù)單體電池成本1/3以上，而由于負極目前采用石墨等碳材料較多，鈦酸鋰Li4Ti5O12和硅碳負極S i/C應(yīng)用較少，所以目前電池的回收技術(shù)主要針對的是電池正極材料回收。

廢舊鋰電池的回收方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法三大類。與其他方法相比，濕法冶金因其能耗低、回收效率高及產(chǎn)品純度高等優(yōu)點被認為是一種較理想的回收方法。

2.1 物理法

物理法利用物理化學(xué)反應(yīng)過程對鋰離子電池進行處理。常見的物化處理方法主要是破碎浮選法和機械研磨法。

1) 破碎浮選法

破碎浮選法是利用物質(zhì)表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異進行分選的一種方法，即首先對完整的廢鋰離子電池進行破碎、分選后，將獲得的電極材料粉末進行熱處理去除有機粘結(jié)劑，最后根據(jù)電極材料粉末中鈷酸鋰和石墨表面的親水性差異進行浮選分離，從而回收鈷鋰化合物粉體。破碎浮選法工藝簡單，可使鈷酸鋰與碳素材料得到有效分離，且鋰、鈷的回收率較高。但是由于各種物質(zhì)全部被破碎混合，對后續(xù)銅箔、鋁箔及金屬殼碎片的分離回收造成了困難; 且因為破碎易使電解質(zhì)LiPF6與H2O 反應(yīng)產(chǎn)生HF 等揮發(fā)性氣體造成環(huán)境污染，需要注意破碎方法。

2) 機械研磨法

機械研磨法是利用機械研磨產(chǎn)生的熱能促使電極材料與磨料發(fā)生反應(yīng)，從而使電極材料中原本黏結(jié)在集流體上的鋰化合物轉(zhuǎn)化為鹽類的一種方法。不同類型的研磨助劑材料的回收率有所區(qū)別，較高的回收率可以做到：Co 回收率98%，Li 回收率99%。機械研磨法也是一種有效的回收廢舊鋰離子電池中鈷和鋰的方法，其工藝較簡單，但對儀器要求較高，且易造成鈷的損失及鋁箔回收困難。

2.2 化學(xué)法

化學(xué)法是利用化學(xué)反應(yīng)過程對鋰離子電池進行處理的方法，一般分為火法冶金和濕法冶金2 種方法。

1) 火法冶金

火法冶金，又稱焚燒法或干法冶金，是通過高溫焚燒去除電極材料中的有機粘結(jié)劑，同時使其中的金屬及其化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以冷凝的形式回收低沸點的金屬及其化合物，對爐渣中的金屬采用篩分、熱解、磁選或化學(xué)方法等進行回收?；鸱ㄒ苯饘υ系慕M分要求不高，適合大規(guī)模處理較復(fù)雜的電池，但燃燒必定會產(chǎn)生部分廢氣污染環(huán)境，且高溫處理對設(shè)備的要求也較高，同時還需要增加凈化回收設(shè)備等，處理成本較高。

2) 濕法冶金

濕法冶金是用合適的化學(xué)試劑選擇性溶解廢舊鋰離子電池中的正極材料，并分離浸出液中的金屬元素的一種方法。濕法冶金工藝比較適合回收化學(xué)組成相對單一的廢舊鋰電池，可以單獨使用，也可以聯(lián)合高溫冶金一起使用，對設(shè)備要求不高，處理成本較低，是一種很成熟的處理方法，適合中小規(guī)模廢舊鋰離子電池的回收。

2.3 生物法

生物冶金法目前也在研究進行中，其利用微生物菌類的代謝過程來實現(xiàn)對鈷、鋰等金屬元素的選擇性浸出。生物法能源消耗低，成本低，且微生物可以重復(fù)利用，污染很小; 但培養(yǎng)微生物菌類要求條件苛刻，培養(yǎng)時間長，浸出效率低，工藝有待進一步改進。