幾種常見(jiàn)廢舊鋰電池的回收方法介紹
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-14 22:13
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一步利用和原料回收
退役動(dòng)力鋰電池走梯級(jí)利用的道路，梯級(jí)利用后再進(jìn)行材料回收；直接材料回收批量太小，找不到歷史記錄，安全監(jiān)測(cè)不合格等。
追求經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)和社會(huì)行為的動(dòng)力。合理利用電池，逐步降低電池的使用價(jià)值，降低電池的使用價(jià)值，并回收原材料，是合理的。但實(shí)際情況是，早期動(dòng)力電池溯源性差，質(zhì)量和型號(hào)不統(tǒng)一。早期電池具有較高的梯級(jí)利用風(fēng)險(xiǎn)和消除風(fēng)險(xiǎn)的成本，可以說(shuō)，在動(dòng)力電池回收的早期階段，電池定位的概率主要是基于材料回收。
2.從陰極材料中提取有價(jià)金屬的方法
目前，動(dòng)力鋰電池的回收利用還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)電池整體上各種材料的綜合回收利用。正極材料主要有：鈷酸鋰、錳酸鋰、三元鋰、磷酸鐵鋰等。
電池負(fù)極材料成本占單體電池成本的1/3以上。但由于負(fù)極材料采用石墨等碳材料，鈦酸鋰li4ti5o12和硅碳負(fù)極si/c很少使用，所以目前的電池回收技術(shù)主要是針對(duì)電池負(fù)極材料的回收。
廢舊鋰電池的回收方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法。與其它方法相比，濕法冶金具有能耗低、回收率高、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種理想的回收方法。
2.1物理方法
鋰離子電池經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)處理。常用的物理化學(xué)處理方法有破碎浮選和機(jī)械研磨。
1）破碎浮選
破碎浮選法是根據(jù)廢鋰離子電池的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)其進(jìn)行分選的方法。首先，將廢舊鋰離子電池粉碎分離后，將得到的電極材料粉末進(jìn)行熱處理，去除有機(jī)粘結(jié)劑。最后，根據(jù)鋰鈷氧化物與石墨表面的親水性差異，進(jìn)行浮選分離，回收鈷-鋰組合。粉末。破碎浮選工藝簡(jiǎn)單，能有效地將鋰鈷和碳材料分離，鋰鈷回收率高。然而，由于各種物質(zhì)被粉碎和混合，很難分離和回收下面的銅箔、鋁箔和金屬外殼碎片，并且由于破碎容易導(dǎo)致電解質(zhì)LiPF6與過(guò)氧化氫反應(yīng)產(chǎn)生揮發(fā)性氣體，例如HF，從而引起環(huán)境污染，引起人們的注意。應(yīng)按壓碎法支付。
2）機(jī)械磨削
機(jī)械研磨是利用機(jī)械研磨產(chǎn)生的熱能促進(jìn)電極材料與磨料之間的反應(yīng)，從而將原本與捕收流體結(jié)合的鋰化合物轉(zhuǎn)化為鹽的方法。不同類型的助磨劑有不同的回收率?；厥章瘦^高：co回收率為98%，li回收率為99%。機(jī)械研磨也是從廢鋰離子電池中回收鈷和鋰的有效方法。其工藝簡(jiǎn)單，但對(duì)儀器要求較高，易造成鈷的損失，鋁箔回收困難。
2.2化學(xué)法
化學(xué)法是用化學(xué)反應(yīng)法處理鋰離子電池的一種方法。一般分為火法冶金和濕法冶金。
1）火法冶金
火金屬冶金又稱焚燒或干冶金，通過(guò)高溫焚燒去除電極材料中的有機(jī)結(jié)合物，同時(shí)引起金屬及其化合物的氧化還原反應(yīng)，以冷凝的形式回收低沸點(diǎn)金屬及其化合物，通過(guò)篩分回收爐渣中的金屬，熱解、磁選或化學(xué)方法。火法冶金對(duì)原材料成分要求較低，適合于較復(fù)雜電池的大規(guī)模處理。但燃燒過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些廢氣污染環(huán)境，而高溫處理也對(duì)設(shè)備提出了更高的要求。同時(shí)需要增加凈化回收設(shè)備，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(duì)單一的廢舊鋰電池，可以單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合高溫冶金一起使用，對(duì)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(jìn)行中，其利用微生物菌類的代謝過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)間長(zhǎng)，浸出效率低，工藝有待進(jìn)一步改進(jìn)。
2.4 磷酸鐵鋰回收偏冷門
在多種動(dòng)力鋰電池中，只有磷酸鐵鋰電池正極材料不含貴金屬，而是主要由鋁、鋰、鐵、磷和碳元素組成。正因如此，企業(yè)對(duì)磷酸鐵鋰的回收分解并不熱心。對(duì)磷酸鐵鋰電池回收，有針對(duì)性的研究也比較少。
磷酸鐵鋰的一般處理方式，電池整體經(jīng)機(jī)械粉碎后，利用極性有機(jī)溶劑NMP或強(qiáng)堿溶解分離其中的鋁，剩余的材料即為L(zhǎng)iFePO4 和碳粉的混合物。向該混合物中引入Li、Fe、P 以調(diào)整此三種元素在材料中的摩爾比，再經(jīng)球磨、惰性氣氛下高溫煅燒后可重新合成LiFePO4材料，但與首次合成的磷酸鐵鋰電池正極材料相比，該材料的電容量、充放電性能均有所下降。將失效磷酸鐵鋰電池正極材料氧化分解，回收鋰、鐵、磷、碳并重新利用才是治標(biāo)治本的回收路徑。
研究雖少，總歸還是有人在做。比如祝宏帥等開(kāi)發(fā)了一種方法，用磷酸體系浸取失效磷酸鐵鋰電池正極材料，以高效率、低成本、零廢料排放的方法實(shí)現(xiàn)更好的鋰、鐵分離效果，綜合回收鋰、鐵、磷、碳。
3 濕法冶金是當(dāng)前主要應(yīng)用技術(shù)
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外鋰離子電池回收工藝的研究可以看出，使用物理化學(xué)法回收鋰離子電池的回收率較低; 化學(xué)法研究普遍，應(yīng)用范圍廣，相對(duì)比較可行; 生物法雖環(huán)保，但所需時(shí)間太長(zhǎng)，有待進(jìn)一步研究。針對(duì)化學(xué)法的眾多研究表明: 通過(guò)單一火法冶金不及通過(guò)濕法冶金獲得的再生材料的電化學(xué)性能好，但通過(guò)單一濕法冶金回收需要大量的試劑，不適合大規(guī)模工業(yè)化處理。
比較而言，濕法冶金是當(dāng)前提取方法中綜合性能比較好的一類方法，酸浸出是其中最重要的環(huán)節(jié)。其主要目的是將預(yù)處理后的活性物質(zhì)中的目標(biāo)金屬轉(zhuǎn)移到浸出液中，便于后續(xù)的分離回收過(guò)程。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)強(qiáng)酸（HCl、HNO3和H2SO4）已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于浸出過(guò)程。然而，在浸出過(guò)程中會(huì)伴隨產(chǎn)生有毒氣體如Cl2、SO3以及Nx等對(duì)環(huán)境造成危害。因此，近年來(lái)研究者們開(kāi)始關(guān)注有機(jī)酸（檸檬酸、草酸、抗壞血酸等）在浸出過(guò)程中的作用。而與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)酸相比，有機(jī)酸浸出在滿足高效率的同時(shí)能夠減少對(duì)環(huán)境的二次污染．
典型的濕法提取主要步驟：預(yù)處理→酸液浸出→浸出液除雜→分離萃取→元素沉淀。
