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锂离子电池里面通常含有较多的金属元素比如:钴、镍、锂、锰、铜、铝、磷化物等。这些金属以及无机、**化合物对大气、水、土壤会造成严重的污染。此外钴、镍、锂、锰、铜、铝等金属均具有较高的回收价值。因此,锂离子电池的回收再生利用是一举两得的好事,也是一个向阳的产业。
回收锂电池——聚合物锂电池可分为三类:
(1)固体聚合物电解质锂电池。电解质为聚合物与盐的混合物,这种电池在常温下的离子电导率低,适于高温使用。
(2)凝胶聚合物电解质锂电池。即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂,从而提高离子电导率,使电池可在常温下使用。
(3)聚合物正材料的锂电池。采用导电聚合物作为正材料,其能量是现有锂电池的3倍,是一代的锂电池。由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂电池相比,聚合物锂电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点,也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题,因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳,从而可以提高整个电池的容量;聚合物锂电池还可以采用高分子作正材料,其质量比能量将会比目前的液态锂电池提高50%以上。此外,聚合物锂电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂电池有所提高。
回收锂电池——锂电池结构:
锂电池通常有两种外型:圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负间间隔而成。正包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)及铝箔组成的电流收集。负由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集组成。电池内充有**电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件(部分圆柱式使用),以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。
单节锂电池的电压为3.7V(磷酸亚铁锂正的为3.2V),电池容量也不可能无限大,因此,常常将单节锂电池进行串、并联处理,以满足不同场合的要求。
锂电池回收技术:
1、高温冶金法:
用高温焙烧经过简单机械破碎的废弃的锂离子电池,筛分得到含有金属和金属氧化物的细粉体。
高温冶金工艺特点:
(1)工艺相对简单,适合大规模处理;
(2)电池电解质和其他成分燃烧易引起大气污染。
高温冶金工艺流程:
废弃锂离子(镍氢电池)通过熔炉焙烧得到渣粒再经过处理分得矿渣可用于建筑材料,另一种得到合金,经过Co、Ni精炼得到新锂离子(镍氢电池)
2、湿法冶金:
将废弃电池破碎后,用合适的化学试剂选择性溶解,分离浸出液中的金属元素。
湿法冶金工艺特点:
(1)工艺稳定性好么适合中小规模废旧锂电池的回收
(2)成本较高,废液需进一步处理
湿法冶金工艺流程:
废料——碱浸——渣——酸溶——净化——萃取分离;
废料——酸浸——调节溶液PH值——分离Al和其他金属——离子交换树脂分离钴镍锂等;
废料——NMP 浸泡——分离铝铜箔和活性材料——过筛——酸浸分离石墨和正材料——滤液——碱液沉淀。
3、物理拆解:
将电池组分经破碎、过筛、磁选分离、精细粉碎和分类后得到高含量物质,再进行下一步回收的过程。
物理拆解工艺特点:
(1)处理效率低,耗时低;
(2)工艺十分环保,不会对环境造成二次污染。
回收锂电池根据锂电池所用电解质材料不同分类:
可以分为液态锂电池(1ithium ion battery,简称为LIB)和聚合物锂电池(polymer lithium ion battery,简称为LIP)两大类。聚合物锂电池所用的正负及材料与液态锂都是相同的,电池的工作原理也基本。它们的主要区别在于电解质的不同,锂电池使用的是液体电解质,而聚合物锂电池则以固体聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。
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