如何防止拆卸電池中發(fā)生有害氣體, 易引起爆炸意外的問題呢
在現(xiàn)代生活中,使用鋰離子電池的照相機(jī)、攝像機(jī)、筆記本電腦、手機(jī)等電子通訊設(shè)備已為人們廣泛使用。鋰離子電池的主要組成部分為正極、負(fù)極、隔膜及電解液。其中電池正極是由正極活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、集流體等組成。電池負(fù)極主要是由負(fù)極活性材料、集流體等組成。由聚合物構(gòu)成的隔膜將正負(fù)極分離開。 電解液起著電池充放電的作用。但是,鋰離子電池的使用壽命有限,通常不到3年。廢棄電池中含有有毒物質(zhì),會對環(huán)境中土壤和水質(zhì)造成損害。這些有毒物質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入人和動物體內(nèi),會危害身體健康。對有價金屬循環(huán)再利用,不僅能夠改善環(huán)境,而且可提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此,廢舊鋰離子電池中有價金屬的綠色回收與再利用技術(shù)已成為近年來的研究熱點[1-2]。 本文主要綜述了國內(nèi)外關(guān)于廢舊鋰離子電池中有價金屬回收處理的工藝方法,展望了回收技術(shù)的發(fā)展趨勢。
1 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀
在實際應(yīng)用中,回收的核心技術(shù)主要分為火法和濕法兩大類?;鸱ㄊ窃诟邷貤l件下加熱,根據(jù)不同金屬的物理性質(zhì)(熔點、蒸汽壓)從電池材料中提取或分離有色金屬的工藝過程。濕法是利用酸、堿或有機(jī)溶劑將電池中的有價值金屬成分浸出的回收工藝過程?;厥樟鞒讨写笾驴梢苑譃槿剑弘姵氐那疤幚?、活性物質(zhì)和集流體的分離、有價金屬的回收與再利用。
在實驗室中,因為電池體積小,多數(shù)采用手工方式拆解、分離電池。而在實際生產(chǎn)中,多采用機(jī)械破碎的方法拆解電池。機(jī)械破碎的一種方法是濕法。濕法是以各種酸堿性溶液為轉(zhuǎn)移媒介,將金屬離子從電極材料中轉(zhuǎn)移到浸出液中,再通過離子交換、沉淀、吸附等手段,將金屬離子以鹽、氧化物等形式從溶液中提取出來。濕法回收技術(shù)工藝比較復(fù)雜,但對有價金屬的回收率較高,是目前主要處理廢舊鎳氫電池和鋰離子電池的技術(shù)。王元蓀等[5-6]等嘗試采用稀堿水浸泡電池,再進(jìn)行粉碎處理。該法可以減少HF 的產(chǎn)生量,但是不能有效回收含氟電解液,從而易造成二次污染。另一種方法是干法。干法主要包括機(jī)械分選法和高溫?zé)峤夥ǎɑ蚍Q高溫冶金法)。機(jī)械分選法回收工藝流程優(yōu)點較短,回收的針對性強(qiáng),是實現(xiàn)金屬分離回收的初步階段。He[7]等研究比較了濕法和機(jī)械分選法破碎對回收處理廢舊鋰離子電池的不同影響,結(jié)果表明,機(jī)械分選法破碎不會將電池組分破碎成易混合在一起的細(xì)小顆粒,回收率較高。但機(jī)械分選法回收并不能徹底分離廢舊鋰離子電池中的各元件,人們嘗試采用了高溫?zé)峤獾姆椒?,即把電池放在馬弗爐中加熱,除去電池中的有機(jī)溶劑。Joo[8]等采用機(jī)械分選法和高溫?zé)峤夥▋煞N方法并用高效對廢舊鈷酸鋰電池的鈷和鋰進(jìn)行高效回收。但是高溫?zé)峤夥ㄒ矔斐韶?fù)面效應(yīng),如高溫處理過程中產(chǎn)生有害氣體, 易引起爆炸, 因此需要安裝純化裝置。
1.2 活性物質(zhì)、 集流體的分離
正極活性物質(zhì)和鋁箔集流體的分離主要采用的是包括有機(jī)溶劑溶解、高溫分解法兩種方法。有機(jī)溶劑放電主要利用有機(jī)溶劑溶解PVDF后,使得正極活性材料與集流體分離。 Zeng[9]使用NMP 浸泡電極片,對電池內(nèi)的活性物質(zhì)與集流體實現(xiàn)了有效分離。Yang[10]借助有機(jī)溶劑DMAC(N,N-二甲基乙酰胺)溶解,在100 ℃、60 min 的工藝條件下去除了集流體上的粘結(jié)劑。但是此回收方法得到的活性物質(zhì)顆粒較小,固液分離困難,回收投資大。高溫分解法是在高溫下分離正極材料和活性體。Daniel[11]等采用了真空環(huán)境下高溫處理的方法,使集流體中的有機(jī)物在高溫下(600 ℃)分解,正極材料上有部分的正極材料從鋁箔上分離,當(dāng)溫度大于650 ℃后,鋁箔和正極材料都成顆粒狀,混為一體。這種方法會產(chǎn)生有害氣體,對空氣造成污染。
1.3 有價金屬分離回收與利用
廢舊鋰離子電池中有價金屬回收利用主要是對正極活性物質(zhì)的回收。正極回收處理方法主要包括生物法、高溫燃燒法、酸溶解法和電化學(xué)溶解法等方法。












