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三元前驱体生产废水介绍--第1页

锂离子电池因具备能量密度高、自放电低、重量轻、体积小等优

点,目前被运用于电子设备和电动汽车中。锂离子电池一般由正极片、

负极片、隔膜纸等零部件组成,其中正极材料是正极片的关键,镍钴

锰三元正极材料由于具有良好的循环性能、可靠的安全性以及适中的

成本等优点,是当前最有发展前景的新型锂离子电池正极材料之一。

借助新能源汽车的发展机遇,三元前驱体作为锂离子动力电池正极材

料的关键原料,近几年迅速发展,三元前驱体的产能也不断扩大。

目前生产三元材料的工艺是:首先采用共沉淀法得到镍钴锰氢氧

化物三元前驱体,然后经过与碳酸锂混合、煅烧、混料等工序,生产

三元正极材料。共沉淀反应后的母液是高盐高氨氮重金属废水。随着

国家对环保越来越严格的要求,此类废水零排放逐步成为环评审批或

行业准入的必要条件。因此,探寻经济可行稳定性强的废水处理方案,

成为所有三元前驱体生产企业关注的热点课题。目前虽然有很多环保

设计公司开发出三元前驱体废水零排放工艺技术,但是工艺处理方案

单一,而每家企业的实际情况不同,实际运行过程也存在很多问题。

然而目前几乎没有全流程的关于三元前驱体废水零排放工艺的研究

报道,废水处理技术的研究缺失也制约该行业的发展壮大。

三元前驱体生产废水介绍--第1页

三元前驱体生产废水介绍--第2页

3种金属混合盐溶液与一定浓度

氨水络合,然后在一定浓度的碱的作用下,形成氢氧化物沉淀。主要

反应方程式如下:

NiSO+CoSO+MnSO+NH+NaOH→NiCoMn(OH)+NH+NaSO

4443xyz2324

+HO

2

2、废水水质特点

从以上反应方程式看,可判定过滤得到的母液废水中含有氨氮、

硫酸钠盐以及未完全沉淀的镍钴锰金属污染物。经调研该行业的废水

特性,各元素含量汇总见表1。

三元前驱体生产废水介绍--第2页

三元前驱体生产废水介绍--第3页

可以看出,镍钴锰三元前驱体废水主要特征为:pH较高,

含较高镍,微量钴锰金属及高氨氮、高盐。

3、三元前驱体废水处理难点

(1)废水水质变化较大

三元前驱体为定制的中间产品,各个客户对产品的特性要求各不

同,产品系列常按产品中镍钴锰的比例而分类,常见为NCM111、

NCM523、NCM622、NCM811等,不同系列产品产生的废水重金属、

氨氮的含量、pH均不同,目前行业主流为生产高镍产品,产生的废

水含镍和氨氮也比较高。

(2)氨根、重金属富集影响回用水、盐的品质

因三元前驱体废水处理流程较长,废水做零排放,势必要考虑富

集的问题。另外有部分企业采用氯化盐与硫酸盐混合体系生产,给后

续产品的回收纯度带来了很大的困难。

(3)不凝气、盐析、结垢、腐蚀造成设备性能下降

三元前驱体废水为高盐废水,处理过程中采用高温的方法,需考

虑盐析、结垢等带来的不利影响,尤其是采用氯化盐体系的企业,更

要考虑高温腐蚀给设备带来的不利影响。

4、各污染物处理方法

(1)镍钴锰金属处理

三元前驱体废水pH在10~11,而镍、钴、锰氢氧化物完全沉

淀的pH分别为9.65、9.52、10.64,所以沉淀后的母液几乎没有游

2+2+2+

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