废锂离子电池的资源化利用及环境控制技术-新能源.PDF

废锂离子电池的资源化利用及环境控制技术 链接：/tech/98880.html 来源：中国新能源网 废锂离子电池的资源化利用及环境控制技术 余海军，袁杰，欧彦楠 （佛山市邦普循环科技有限公司，广东 佛山 528244） 摘要：随着电池在日常生活中的使用量越来越大，电池的产销量与日俱增，继而产生大量废弃电池的回收处理、处 置问题。本文立足于废旧锂离子电池的循环利用，介绍了废锂离子电池的组成成分及当前国内外废旧电池的回收处理 技术，以及由废旧电池到电池材料的“定向循环”技术，并针对在其循环利用过程中遇到的“重金属- 氨氮复合废水”环境污染问题，提出了控制解决方法。 引言 随着人类社会能源需求的不断增长，电池作为一种便携式能量储蓄器，在人们的日常生活中所占的比例越来越大， 成为第三大消费品之一[1] 。2010年，我国锂电池产量达13.5亿只，并以年均15％的增长率持续增加，我国已成为当今世界上最大的锂电池生产 、消费和出口国。由于锂电池的广泛应用，报废量也必然会大幅度提高。锂电池中含有六氟磷酸锂、有机酸酯、铜、 钴、镍、锰等化学物质，这些物质在填埋、焚烧以及小型和土法冶炼厂回收电池时进入环境后，会造成环境污染，也 [2] 会对人体造成伤害。因此，对废旧锂离子电池资源化技术的开发，不仅有利于环境保护，还可有较大的经济效益 。 1锂离子电池的组成 锂离子电池外层为塑料、铝、铁质外壳包裹，内层分为正极活性物质、负极活性物质、铝或铜箔集流体、黏结剂和 聚乙烯或 聚丙烯多孔隔膜材 料、电解液（碳酸脂类有机溶剂）及 [2] 其溶解的电解质盐（一般为LiPF6）等部分 。其中正极活性物质多位锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂等。负极活性物质多为石墨炭粉、 钛酸锂等。以钴酸锂电池为例，钴酸锂电池中平均含钴12％～18%，锂1.2%～1.8％，铜8%～10%，铝4%～8%，壳 体合金30%，这些金属都属一次资源，极具回收价值。尤其是金属钴和镍，价格较贵，是国民经济建设和国防建设不 可缺少的重要原料，也是高、精、尖技术的必备材料。 2废旧锂离子电池的回收处理技术 目前对于废旧锂离子电池的回收利用研究主要集中于对钴酸锂电池中钴的回收利用方法。在对废锂离子电池进行了 放电、拆解等预处理之后，根据回收过程中所采用的主要技术，可以将废锂电池的资源化处理过程分为火法、湿法和 生物法这三大类。 2.1火法 火法主要是通过高温焚烧分解去除起黏结作用的有机物，以实现锂电池组成材料间的分离，同时可使电池中的金属 及其化合物氧化、还原并分解，在其以蒸气形式挥发后，用冷凝等方法将其收集[3]。 日本的索尼/住友公司研究表明，于1000℃以下对未拆解的废锂电池进行焚烧，可有效去除其所含的电解液及隔膜 [4] 等有机物质而实现电池的破解，焚烧后的残余物质包括Fe、Cu、Al等，可以通过筛分、磁选使其相互分离。 2.2湿法 湿法是先将锂电池分类，然后用适当的溶剂进行溶解分离、萃取，获得相应的金属及金属化合物材料 [5]。 南俊民 [6] 等人先用碱溶液浸取除铝，并用硫酸和过氧化氢混合体系溶解锂离子电池的电极材料，然后分别使用萃取剂Acorga M 5640和Cyanex272萃取铜和钴，铜的回收率可达98％，钴的回收率可达97％，而剩余的锂可用碳酸钠将其以碳酸锂的 废锂离子电池的资源化利用及环境控制技术 链接：/tech/98880.html 来源：中国新能源网 形式沉淀出来。这些材料可作为制备锂离子电池正极钴酸锂电极材料的前驱体。该工艺不需将正、负极分开处理，所 使用的萃取剂分离效果良好，洗脱后又可重复使用；同时，回收物质可用于制备电极材料，增加了回收的经济