廢舊的磷酸鐵鋰電池包的回收有哪些過程？鋰電池組的安全問題分析
來源：未知
2019-04-06 23:01
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隨著鋰電池包應(yīng)用的越來越廣泛，回收鋰離子電池中的有價(jià)金屬、減少對(duì)環(huán)境造成的污染、緩解資源匱乏等問題，具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。因此，回收處置廢舊磷酸鐵鋰電池不僅處理了污染源，而且也實(shí)現(xiàn)了資源的回收再利用。
磷酸鐵鋰電池包循環(huán)性能好、價(jià)格低、安全性好，并且具有快充的潛力，因此隨著國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)磷酸鐵鋰電池的需求量也快速增加，目前電動(dòng)大巴這類對(duì)安全性要求較高的汽車上使用的基本上都是磷酸鐵鋰電池。隨著這些磷酸鐵鋰電池包進(jìn)入到報(bào)廢期，我們不得不面對(duì)一個(gè)棘手的問題——廢舊電池的回收問題。
鋰電池包回收是社會(huì)責(zé)任，鋰電池環(huán)保化、無害化處置符合可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，政府推行“生產(chǎn)者責(zé)任延伸制”，要求生產(chǎn)者對(duì)電池回收負(fù)責(zé)，保證電池“源頭可控、去向清晰”，以便于減輕回收拆解環(huán)節(jié)工作量;同時(shí)倡導(dǎo)以PACK電池組的形式用于梯次利用，減少回收難度，提高行業(yè)效率。
廢舊的磷酸鐵鋰電池包如何回收利用？
1、梯次利用與原料回收
退役動(dòng)力磷酸鐵鋰電池，走梯次利用道路的，是梯次利用之后再進(jìn)行材料回收；直接材料回收的是批量過小的，無歷史可查的，安全監(jiān)測(cè)不合格的等等。
追求經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)和社會(huì)行為的動(dòng)力。按道理，梯次利用，到電池的可利用價(jià)值降低到維護(hù)成本以下，再做原料回收，才是電池價(jià)值最大化。但實(shí)際的情況是，早期動(dòng)力電池可追溯性差，質(zhì)量、型號(hào)參差不齊。早期電池的梯次利用風(fēng)險(xiǎn)大，剔除風(fēng)險(xiǎn)的成本高，因而可以說，在動(dòng)力電池回收的前期，電池的去處大概率以原料回收為主。
2、正極材料有價(jià)金屬提取方法
當(dāng)前說的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池包回收，其實(shí)并沒有做到整個(gè)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，磷酸鐵鋰電池等。
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(fù)極目前采用石墨等碳材料較多，鈦酸鋰Li4Ti5O12和硅碳負(fù)極Si/C應(yīng)用較少，所以目前電池的回收技術(shù)主要針對(duì)的是電池正極材料回收。
廢舊鋰電池包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(diǎn)被認(rèn)為是一種較理想的回收方法。
3、結(jié)合了磷酸鐵鋰電池材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，沒有采用酸處理、回收其中的有價(jià)元素等傳統(tǒng)方式，而是對(duì)其直接進(jìn)行了再生處理，利用較低的成本獲得了高性能的再生LFP材料，同時(shí)該工藝還實(shí)現(xiàn)了對(duì)電解液等材料的回收，極大的減少了磷酸鐵鋰電池包回收過程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染。
隨著大量的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池報(bào)廢，進(jìn)入到回收階段，電池的回收市場(chǎng)降呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長(zhǎng)，為了避免回收過程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，我們需要采用更加綠色環(huán)保的回收方法。
磷酸鐵鋰電池包由于具有循環(huán)壽命更長(zhǎng)，安全性高，成本低，環(huán)境污染較少等優(yōu)點(diǎn)，而成為國(guó)內(nèi)許多企業(yè)在生產(chǎn)初期的第一選擇。對(duì)于產(chǎn)生的廢棄磷酸鐵鋰電池包如果不加以回收處理則會(huì)帶來巨大的環(huán)境污染。另一方面，金屬的有效回收和剩余能量的利用也可以帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此，鋰電生產(chǎn)企業(yè)有必要深入研究廢舊磷酸鐵鋰電池回收處理現(xiàn)狀。隨著電動(dòng)汽車的商業(yè)化應(yīng)用數(shù)量增加，電動(dòng)汽車用鋰電池組的自燃、起火爆炸事件時(shí)有發(fā)生。不管鋰電池組是運(yùn)用在哪個(gè)范疇中，其安全問題定要認(rèn)真對(duì)待，一旦發(fā)作意外，結(jié)果就無法想象。
從電池機(jī)理角度來分析，鋰電池組的起火爆炸是由于鋰離子電池熱失控而產(chǎn)生的，根源主要是電極和電解液間在合適的條件下產(chǎn)生的劇烈的化學(xué)放熱反應(yīng)。
鋰電池組的應(yīng)用規(guī)模：
鋰電池組在短短的幾年內(nèi)，其運(yùn)用規(guī)?，F(xiàn)已從咱們平常日子中拓展到了工業(yè)范疇當(dāng)中，它不只運(yùn)用于類似于筆記本電腦，隨身CD等一些數(shù)碼產(chǎn)品當(dāng)中，咱們平常出行所運(yùn)用的電動(dòng)自行車中，其間一部分也現(xiàn)已開始運(yùn)用鋰電池組。而在一些商場(chǎng)中，以及野外作業(yè)所運(yùn)用的后備電源也是鋰電池組，而且飛機(jī)中的一部分電量來歷也運(yùn)用的是鋰電池組。由此可見，鋰電池組的運(yùn)用規(guī)模是日益廣泛。
近年來，隨著新能源技術(shù)的發(fā)展和電子產(chǎn)品的普及，以鋰電池組為代表的新能源電池成為了人們?nèi)粘Ｉ钪腥找嬉蕾嚨臇|西。然而最近三星note7，iphone電池爆炸事故還有前不久的蟹島公交連環(huán)燃燒事件，引發(fā)了人們對(duì)新能源技術(shù)的擔(dān)憂。如果不能解決好安全性問題，將影響新能源時(shí)代的到來。
鋰電池組的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括以下五個(gè)方面：
交通動(dòng)力電源
電力儲(chǔ)能電源
移動(dòng)通信電源
新能源儲(chǔ)能動(dòng)力電源
航天軍工電源
鋰電池爆炸的原因分析：
1、鋰電池外部短路
外部短路可能由于操作不當(dāng)，或誤使用所造成，由于外部短路，電池放電電流很大，會(huì)使電芯的發(fā)熱，高溫會(huì)使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內(nèi)部短路，因而爆炸。
2、內(nèi)部短路
由于內(nèi)部產(chǎn)生短路現(xiàn)象，電芯大電流放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，這樣電芯就會(huì)產(chǎn)生高溫，使電解液分解成氣體，造成內(nèi)部壓力過大，當(dāng)電芯的外殼無法承受這個(gè)壓力時(shí)，電芯就會(huì)爆炸。
3、過充
電芯過充電時(shí)，正極的鋰過度放出會(huì)使正極的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而放出的鋰過多也容易無法插入負(fù)極中，也容易造成負(fù)極表面析鋰，而且，當(dāng)電壓達(dá)到4.5V以上時(shí)，電解液會(huì)分解生產(chǎn)大量的氣體。上面種種均可能造成爆炸。
鋰電池組的安全問題不容小覷：
鋰電池組在工業(yè)上運(yùn)用的位置越來越高，可是大家對(duì)鋰電池組的安全疑問也越來越注重，首先一點(diǎn)，鋰電池和其他類型電池不一樣，在電極資料方面有很大的不一樣，最顯著的一個(gè)特色即是，鋰電池的電極資料比鎳氫、鎳鎘等電池的電極資料要活潑的多，這也是鋰電池功能優(yōu)越的一個(gè)主要原因。
其電極資料活潑以后，電極之間的電荷反映速率就會(huì)更快，所以其放電速率等各方面功能都要愈加的優(yōu)秀，可是其可控性也會(huì)隨之變低，通俗的來講即是，咱們對(duì)鋰電池組的操控力度就會(huì)隨之減弱，那么其發(fā)作意外的狀況就會(huì)大大添加。
鋰電池組的全體電壓以及輸出電流都是相對(duì)較大的，所以內(nèi)部電路發(fā)作一些故障后，很可致使很嚴(yán)重的結(jié)果，所以鋰電池組的安全作業(yè)必定要做到位，對(duì)內(nèi)部電路起到維護(hù)效果的電池維護(hù)板也是必不可少的。
可是有些鋰電池組是不能加上鋰電池維護(hù)板的，例如運(yùn)用在飛機(jī)上的電池組，由于飛機(jī)在飛行的過程中可能會(huì)呈現(xiàn)內(nèi)部電流過大的狀況，即便這么，也要確保飛機(jī)處于一個(gè)作業(yè)狀況下，假如對(duì)電流進(jìn)行維護(hù)，內(nèi)部電路就等于處于一個(gè)停止作業(yè)的狀況，一些用到電能的設(shè)備就會(huì)停止作業(yè)，所以結(jié)果大家可想而知，肯定會(huì)從天上掉下來，或許墜機(jī)。所以在飛機(jī)上面，寧可鋰電池組被損壞，也不能對(duì)電流進(jìn)行維護(hù)。
鋰電池組安全問題怎么解決？
普通的鋰電池組保護(hù)板大多是獨(dú)立的保護(hù)裝置,用戶無法及時(shí)了解鋰動(dòng)力電池組內(nèi)部的情況,所以沒辦法對(duì)鋰電池發(fā)生的問題對(duì)癥下藥,也不能夠?qū)ζ鋵?shí)時(shí)地在線管理。
提高電解液的安全性。電解液與正、負(fù)電極之間均存在很高的反應(yīng)活性，尤其在高溫下，為了提高電池的安全性，提高電解液的安全性是比較有效的方法之一。通過加入功能添加劑、使用新型鋰鹽以及使用新型溶劑可以有效解決電解液的安全隱患。
改善鋰電池組的安全保護(hù)設(shè)計(jì)。除了提高電池材料的安全性，商品鋰離子電池采用的許多安全保護(hù)措施，如設(shè)置電池安全閥、熱溶保險(xiǎn)絲、串聯(lián)具有正溫度系數(shù)的部件、采用熱封閉隔膜、加載專用保護(hù)電路、專用電池管理系統(tǒng)等，也是增強(qiáng)安全性的手段。
未來，鋰電池組的安全問題將是研究的發(fā)展趨勢(shì)，也是行業(yè)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)，所以鋰電池組的安全疑問不容小覷，有關(guān)部分也必定要對(duì)其安全疑問進(jìn)行落實(shí)監(jiān)管，一起，鋰電池組的安全技能也要不斷進(jìn)步。當(dāng)我們用鋰電池組的時(shí)候，一定要注意安全喲，不然后果不堪設(shè)想！
磷酸鐵鋰電池包循環(huán)性能好、價(jià)格低、安全性好，并且具有快充的潛力，因此隨著國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)磷酸鐵鋰電池的需求量也快速增加，目前電動(dòng)大巴這類對(duì)安全性要求較高的汽車上使用的基本上都是磷酸鐵鋰電池。隨著這些磷酸鐵鋰電池包進(jìn)入到報(bào)廢期，我們不得不面對(duì)一個(gè)棘手的問題——廢舊電池的回收問題。
鋰電池包回收是社會(huì)責(zé)任，鋰電池環(huán)保化、無害化處置符合可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，政府推行“生產(chǎn)者責(zé)任延伸制”，要求生產(chǎn)者對(duì)電池回收負(fù)責(zé)，保證電池“源頭可控、去向清晰”，以便于減輕回收拆解環(huán)節(jié)工作量;同時(shí)倡導(dǎo)以PACK電池組的形式用于梯次利用，減少回收難度，提高行業(yè)效率。
廢舊的磷酸鐵鋰電池包如何回收利用？
1、梯次利用與原料回收
退役動(dòng)力磷酸鐵鋰電池，走梯次利用道路的，是梯次利用之后再進(jìn)行材料回收；直接材料回收的是批量過小的，無歷史可查的，安全監(jiān)測(cè)不合格的等等。
追求經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)和社會(huì)行為的動(dòng)力。按道理，梯次利用，到電池的可利用價(jià)值降低到維護(hù)成本以下，再做原料回收，才是電池價(jià)值最大化。但實(shí)際的情況是，早期動(dòng)力電池可追溯性差，質(zhì)量、型號(hào)參差不齊。早期電池的梯次利用風(fēng)險(xiǎn)大，剔除風(fēng)險(xiǎn)的成本高，因而可以說，在動(dòng)力電池回收的前期，電池的去處大概率以原料回收為主。
2、正極材料有價(jià)金屬提取方法
當(dāng)前說的動(dòng)力磷酸鐵鋰電池包回收，其實(shí)并沒有做到整個(gè)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，磷酸鐵鋰電池等。
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(fù)極目前采用石墨等碳材料較多，鈦酸鋰Li4Ti5O12和硅碳負(fù)極Si/C應(yīng)用較少，所以目前電池的回收技術(shù)主要針對(duì)的是電池正極材料回收。
廢舊鋰電池包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(diǎn)被認(rèn)為是一種較理想的回收方法。
3、結(jié)合了磷酸鐵鋰電池材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，沒有采用酸處理、回收其中的有價(jià)元素等傳統(tǒng)方式，而是對(duì)其直接進(jìn)行了再生處理，利用較低的成本獲得了高性能的再生LFP材料，同時(shí)該工藝還實(shí)現(xiàn)了對(duì)電解液等材料的回收，極大的減少了磷酸鐵鋰電池包回收過程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染。
隨著大量的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池報(bào)廢，進(jìn)入到回收階段，電池的回收市場(chǎng)降呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長(zhǎng)，為了避免回收過程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，我們需要采用更加綠色環(huán)保的回收方法。
磷酸鐵鋰電池包由于具有循環(huán)壽命更長(zhǎng)，安全性高，成本低，環(huán)境污染較少等優(yōu)點(diǎn)，而成為國(guó)內(nèi)許多企業(yè)在生產(chǎn)初期的第一選擇。對(duì)于產(chǎn)生的廢棄磷酸鐵鋰電池包如果不加以回收處理則會(huì)帶來巨大的環(huán)境污染。另一方面，金屬的有效回收和剩余能量的利用也可以帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此，鋰電生產(chǎn)企業(yè)有必要深入研究廢舊磷酸鐵鋰電池回收處理現(xiàn)狀。隨著電動(dòng)汽車的商業(yè)化應(yīng)用數(shù)量增加，電動(dòng)汽車用鋰電池組的自燃、起火爆炸事件時(shí)有發(fā)生。不管鋰電池組是運(yùn)用在哪個(gè)范疇中，其安全問題定要認(rèn)真對(duì)待，一旦發(fā)作意外，結(jié)果就無法想象。
從電池機(jī)理角度來分析，鋰電池組的起火爆炸是由于鋰離子電池熱失控而產(chǎn)生的，根源主要是電極和電解液間在合適的條件下產(chǎn)生的劇烈的化學(xué)放熱反應(yīng)。
鋰電池組的應(yīng)用規(guī)模：
鋰電池組在短短的幾年內(nèi)，其運(yùn)用規(guī)?，F(xiàn)已從咱們平常日子中拓展到了工業(yè)范疇當(dāng)中，它不只運(yùn)用于類似于筆記本電腦，隨身CD等一些數(shù)碼產(chǎn)品當(dāng)中，咱們平常出行所運(yùn)用的電動(dòng)自行車中，其間一部分也現(xiàn)已開始運(yùn)用鋰電池組。而在一些商場(chǎng)中，以及野外作業(yè)所運(yùn)用的后備電源也是鋰電池組，而且飛機(jī)中的一部分電量來歷也運(yùn)用的是鋰電池組。由此可見，鋰電池組的運(yùn)用規(guī)模是日益廣泛。
近年來，隨著新能源技術(shù)的發(fā)展和電子產(chǎn)品的普及，以鋰電池組為代表的新能源電池成為了人們?nèi)粘Ｉ钪腥找嬉蕾嚨臇|西。然而最近三星note7，iphone電池爆炸事故還有前不久的蟹島公交連環(huán)燃燒事件，引發(fā)了人們對(duì)新能源技術(shù)的擔(dān)憂。如果不能解決好安全性問題，將影響新能源時(shí)代的到來。
鋰電池組的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括以下五個(gè)方面：
交通動(dòng)力電源
電力儲(chǔ)能電源
移動(dòng)通信電源
新能源儲(chǔ)能動(dòng)力電源
航天軍工電源
鋰電池爆炸的原因分析：
1、鋰電池外部短路
外部短路可能由于操作不當(dāng)，或誤使用所造成，由于外部短路，電池放電電流很大，會(huì)使電芯的發(fā)熱，高溫會(huì)使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內(nèi)部短路，因而爆炸。
2、內(nèi)部短路
由于內(nèi)部產(chǎn)生短路現(xiàn)象，電芯大電流放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，這樣電芯就會(huì)產(chǎn)生高溫，使電解液分解成氣體，造成內(nèi)部壓力過大，當(dāng)電芯的外殼無法承受這個(gè)壓力時(shí)，電芯就會(huì)爆炸。
3、過充
電芯過充電時(shí)，正極的鋰過度放出會(huì)使正極的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而放出的鋰過多也容易無法插入負(fù)極中，也容易造成負(fù)極表面析鋰，而且，當(dāng)電壓達(dá)到4.5V以上時(shí)，電解液會(huì)分解生產(chǎn)大量的氣體。上面種種均可能造成爆炸。
鋰電池組的安全問題不容小覷：
鋰電池組在工業(yè)上運(yùn)用的位置越來越高，可是大家對(duì)鋰電池組的安全疑問也越來越注重，首先一點(diǎn)，鋰電池和其他類型電池不一樣，在電極資料方面有很大的不一樣，最顯著的一個(gè)特色即是，鋰電池的電極資料比鎳氫、鎳鎘等電池的電極資料要活潑的多，這也是鋰電池功能優(yōu)越的一個(gè)主要原因。
其電極資料活潑以后，電極之間的電荷反映速率就會(huì)更快，所以其放電速率等各方面功能都要愈加的優(yōu)秀，可是其可控性也會(huì)隨之變低，通俗的來講即是，咱們對(duì)鋰電池組的操控力度就會(huì)隨之減弱，那么其發(fā)作意外的狀況就會(huì)大大添加。
鋰電池組的全體電壓以及輸出電流都是相對(duì)較大的，所以內(nèi)部電路發(fā)作一些故障后，很可致使很嚴(yán)重的結(jié)果，所以鋰電池組的安全作業(yè)必定要做到位，對(duì)內(nèi)部電路起到維護(hù)效果的電池維護(hù)板也是必不可少的。
可是有些鋰電池組是不能加上鋰電池維護(hù)板的，例如運(yùn)用在飛機(jī)上的電池組，由于飛機(jī)在飛行的過程中可能會(huì)呈現(xiàn)內(nèi)部電流過大的狀況，即便這么，也要確保飛機(jī)處于一個(gè)作業(yè)狀況下，假如對(duì)電流進(jìn)行維護(hù)，內(nèi)部電路就等于處于一個(gè)停止作業(yè)的狀況，一些用到電能的設(shè)備就會(huì)停止作業(yè)，所以結(jié)果大家可想而知，肯定會(huì)從天上掉下來，或許墜機(jī)。所以在飛機(jī)上面，寧可鋰電池組被損壞，也不能對(duì)電流進(jìn)行維護(hù)。
鋰電池組安全問題怎么解決？
普通的鋰電池組保護(hù)板大多是獨(dú)立的保護(hù)裝置,用戶無法及時(shí)了解鋰動(dòng)力電池組內(nèi)部的情況,所以沒辦法對(duì)鋰電池發(fā)生的問題對(duì)癥下藥,也不能夠?qū)ζ鋵?shí)時(shí)地在線管理。
提高電解液的安全性。電解液與正、負(fù)電極之間均存在很高的反應(yīng)活性，尤其在高溫下，為了提高電池的安全性，提高電解液的安全性是比較有效的方法之一。通過加入功能添加劑、使用新型鋰鹽以及使用新型溶劑可以有效解決電解液的安全隱患。
改善鋰電池組的安全保護(hù)設(shè)計(jì)。除了提高電池材料的安全性，商品鋰離子電池采用的許多安全保護(hù)措施，如設(shè)置電池安全閥、熱溶保險(xiǎn)絲、串聯(lián)具有正溫度系數(shù)的部件、采用熱封閉隔膜、加載專用保護(hù)電路、專用電池管理系統(tǒng)等，也是增強(qiáng)安全性的手段。
未來，鋰電池組的安全問題將是研究的發(fā)展趨勢(shì)，也是行業(yè)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)，所以鋰電池組的安全疑問不容小覷，有關(guān)部分也必定要對(duì)其安全疑問進(jìn)行落實(shí)監(jiān)管，一起，鋰電池組的安全技能也要不斷進(jìn)步。當(dāng)我們用鋰電池組的時(shí)候，一定要注意安全喲，不然后果不堪設(shè)想！
