廢鋰電池回收設備工作原理是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-28 13:58
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鋰電池介紹：鋰離子電池(以下簡稱鋰電池)因具有電壓高、比容量大、壽命長和無記憶效應等顯著優(yōu)點，自其商業(yè)化以來便快速占領了便攜式電子電器設備的動力源市場，且產量逐年增大。鋰電池是電子消耗品，使用壽命約3 a。報廢后的鋰電池，如處理處置不當，其所含的六氟磷酸鋰、碳酸酯類有機物以及鈷、銅等重金屬必然會對環(huán)境構成潛在的污染威脅。而另一方面，廢鋰電池中的鈷、鋰、銅及塑料等均是寶貴資源，具 有較高的回收價值。因此，對廢鋰電池進行科學有效的處理處置，不僅具有顯著的環(huán)境效益，而且具有良好的經濟效益。 鋰電池主要由外殼、正極、負極、電解液與隔膜組成。正極是通過起粘結作用的PVDF將鈷酸鋰粉末涂布于鋁箔集流體兩側構成；負極結構與正極類似，由碳粉粘結于銅箔集流體兩側構成。目前，廢鋰電池資源化研究主要集中于價值高的正極貴重金屬鈷和鋰的回收，對負極材料的分離回收鮮見報道。為緩解經濟快速發(fā)展而引發(fā)的日趨嚴重的資源短缺與環(huán)境污染問題，對廢舊物資實現全組分回收利用已成為全球共識。
手機鋰電池回收設備負極中的銅(含量達35%左右)是一種廣泛使用的重要生產原料，粘附于 其上的碳粉，可作為塑料、橡膠等添加劑使用。因此，對廢鋰電池負極組成材料進行有效分離，對于大限度地實現廢鋰電池資源化，消除其相應的環(huán)境影響具有推動作用。常用的廢鋰電池資源化方法包括濕法冶金、火法冶金及機械物理法。相比于濕法及火法，機械物理法無需使用化學試劑，且能耗更低，是一種環(huán)境友好且效率較高的方法。本文作者基于鋰電池負極結構特點，采用破碎篩分與氣流分選組合工藝，對其進行分離富集研究，以實現廢鋰電池負極銅、鋁與碳粉的分離回收。據鋰離子電池回收價值資料顯示，自2018年對應的從廢舊動力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創(chuàng)造的回收市場規(guī)模將達到53.23億元，2020年達到101億元，2023年廢舊動力鋰電池市場將達到250億元。由此報廢鋰離子電池分離再利用金屬具有高效益。鋰電池憑借其自身的一系列優(yōu)點，如綠色環(huán)保，高性能，大容量，壽命長等等優(yōu)點迅速在電子市場方面占有一席之地，而且逐步代替了傳統(tǒng)的鉛酸電池。鋰電池的使用量也日益增多，從而伴隨的一個新問題就出現了：鋰電池既然是環(huán)保電池，那也需要回收處理嗎？當然需要，廢棄的鋰電池中含有大量不可再生且經濟價值高的金屬資源，如鈷、鋰，鎳，銅，鋁等，能有效回收處理廢棄或者不合格的鋰電池，不僅能減輕廢鋰電池對環(huán)境的壓力，也可以避免造成鈷、鎳等金屬資源的浪費。
廢鋰電池回收設備工作原理：
基于鋰電池正負極結構及其組成材料銅與碳粉的物料特性，采用撕裂機、風力分離機、錘振破碎、振動篩分與氣流分選組合工藝對廢鋰電池負極組成材料進行分離與回收。
廢鋰電池回收設備特點：目前國內針對報廢鋰電池中金屬的回收主要應用濕法冶金技術，通過有機溶劑分離出正極活性物質，后通過萃取，沉淀，電解，生物等方法回收其中金屬鈷。現在報廢手機鋰電池通過撕碎破碎的方法進行拆分，粉碎鋰電池原料，分離各組成部分，及正極、負極、電解液和隔膜紙等，實現了有價金屬富集，減少有害物質對環(huán)境的污染。采用干式自動化處理方法，采用環(huán)保工藝設施。能有效對報廢鋰電池進行回收處理，使用干式機械方法而不是用化學方法分離鋰電池殼體及其中的極片活性物質，可以在分離出鋰電池各組分后，不用再考慮對化學過程中產生的副產物的回收利用，且不用擔心副產物可能對環(huán)境帶來的不利的影響，使整個工藝流程對環(huán)境不產生二次污染，做到綠色環(huán)保。
“用于回收鋰離子電池中大部分材料的工作，經濟上可行的技術很少。我們看到了一個尚未解決的挑戰(zhàn)，并為所有使用電池的行業(yè)開發(fā)了可擴展的回收解決方案，“Fortum Recycling and Waste副總裁Kalle Saarimaa說。
Fortum通過低CO2濕法冶金回收工藝實現了80%的回收率。首先將電池安全地用于機械處理，將塑料，鋁和銅分離并引導至其自身的回收過程。
濕法冶金回收工藝允許從電池回收鈷，鋰，錳和鎳，并將其交付給電池制造商，以便在新電池的生產中重復使用。該技術由芬蘭成長公司Crisolteq開發(fā)，該公司在芬蘭Harjavalta擁有濕法冶金回收設施，該設施已經能夠在工業(yè)規(guī)模上運行。
“最嚴格意義上的循環(huán)經濟意味著將元素回收到其原始功能或目的。當我們討論鋰離子電池的回收時，最終的目標是將大部分電池組件再循環(huán)到新電池中，“Saarimaa分享道。
Fortum還在推動電池的所謂“第二次生命”應用，其中EV電池在不再適合其原始用途后用于固定式能量存儲應用。
根據國際能源署的預測，到2030年，全球道路上的電動汽車數量將從300萬增加到1.25億。2015年全球鋰離子電池回收市場價值約170萬歐元，但它是預計未來幾年將增長至超過200億歐元。
1、通過錘振破碎、振動篩分與氣流分選組合工藝可實現對廢鋰電池負極材料中金屬銅與碳粉的資源化利用。2、正負極材料經過錘振破碎可有效實現碳粉與銅鋁箔間的相互剝離，后經基于顆粒間尺寸差和形狀差的振動過篩可使銅箔與碳粉得以初步分離。錘振剝離與篩分分離結果顯示。
3、該設備主要用于鋰離子電池生產廠家，對報廢鋰電池中的正負極材料進行分離處理，以便循環(huán)利用之目的。成套設備在負壓狀態(tài)中運作，無粉塵外瀉，分離效率可達98%以上。
工作原理：先將整塊鋰電池進行機械拆解、外殼分離、隔膜分離、再將正負級原料用粗碎機破碎至10mm 以下，再進入微粒粉碎機進行剝離粉碎，后進入微粉分級機分離處理，尾灰由后道旋風分離器及脈沖除塵器收集。
常見鋰電池分類：
鋰電池可分為幾大類（軟包鋰電池、塑料外殼鋰電池、鋁制外殼鋰電池、18650鍍鋅外殼鋰電池）根據鋰電池材質不同，我們根據其特性做出處理生產流程。
中國電池回收利用領域有三類參與者：第三方回收企業(yè)，電池生產商、電池材料供應商。
1、 第三方回收企業(yè)。
優(yōu)勢：專業(yè)技術、資質，再生資源產業(yè)協(xié)同效應。格林美（擁有中國最大的廢舊電池循環(huán)利用核心基地，每年回收處理廢舊電池占中國總量的10%以上，年生產鋰離子電池用鈷鎳原料與正極材料50000噸以上，打造“電池回收—原料再造—材料再造—電池包再造—新能源汽車服務”新能源全生命周期循環(huán)價值鏈）
2、電池生產商。
優(yōu)勢：縱向延伸產業(yè)鏈，打造成本優(yōu)勢。寧德時代（全球領先的動力電池系統(tǒng)提供商，2015年收購廣東邦普，打造“研發(fā)生產+儲能+回收”閉環(huán)鋰電產業(yè)鏈，邦普年處理廢舊電池總量超過20000噸）、南都電源（主導產品為閥控式密封鉛酸蓄電池，2015年6月收購華鉑科技51%股權，進軍鉛酸電池回收領域，2017年11月出資1億元設立全資子公司安徽南都華鉑新材料科技有限公司，開展鋰電回收及新材料業(yè)務）
3、電池材料供應商。
優(yōu)勢：擴寬原料來源。華友鈷業(yè)（上控資源，下拓市場，以自有礦產資源為保障，以鋰電正極材料前驅體、鈷的化學品以及銅鎳金屬為主要產品。2017年3月，設立華友循環(huán)科技有限公司，注冊資本2億元，2017年8月華友循環(huán)宣布收購碧倫生物技術股份有限公司100%股權與韓國TMC公司70%股權切入電池拆解回收領域）。
