產品以廢舊鋰電池為原料回收三元正極材料目前國內_香港廢舊電池回收_外有不少廢舊電池回收和生產企業,
2022/1/27 23:15:46 點擊:572
目前,我國廢廢電池回收和再生技術主要有:火法:將舊電池磨碎,然后送往爐內加熱,這時可提取揮發出的汞,溫度更高時鋅也蒸發,它同樣是有價金屬,鐵和錳熔合后成為煉鋼所需的錳鐵合金。
5%以下:AAS、ICP5°/以上:丁二酮I肟沉淀滴定法氨性條件下:滴定用HCL返溶在pH=10:NH3-NH4CL緩沖溶液以紫尿酸指示劑、EPTA滴定至紫色為終點錳的測定方法:3%以下:AAS、ICP3%以上:點位滴定原理:Mn2++Mn04+H-―Mn3++Hn在焦磷酸鈉緩沖溶液中pH<7.0用KMn4滴定來指示終點姑的測定方法:電位滴定法(Co+Mn)〈。
原理:Co2++K3―Fe2++K3通過電位的變化來指示終點3.工藝流程圖三、結果與討論ZhangPingWei等用4mol/l的鹽酸在800C下浸出鋰離子1.國內外的工藝對比二次電池正極廢料,Co、Li的浸出率均大于99°/.,再用0.9/LPC-88A萃取Co,經反萃后以硫酸鈷的形式回收,溶液中的鋰通過加入飽和碳酸鈉溶液,在1000C沉積為碳酸鋰回收,鋰的回收率接近80%.住友金屬礦山公司和日本索尼公司合作研究廢舊鋰電池中回收三元正極材料,其工藝所采用是將電池焚燒以去除有機物,篩選銅和鐵后,將殘余粉加熱并溶于酸中,再用溶劑萃取便可提出氧化鈷。
Leeaeryeong等用行星球磨機對鋰離子二次電池正極廢料進行干磨,同時外加石英粉助磨。然后在室溫下用1mol/L、HCL溶液浸出,約90%三元材料浸出。PVDE粘接劑中氟僅僅2%被浸出。
然而以上的幾個方法還存在不足之處:采用焚燒除去有機物的方法,需配套煙氣凈化設備,否則易引起大氣環境污染;加熱下鹽酸浸出設備防腐要求高、操作環境惡劣。但是雜質組成復雜,需要更為先進的技術。
主要集中在電池到電池材料的高端循環研究,其材料母料來源雖然種類繁多,但含量富于原礦,雜質成分復雜,國際上通行的廢舊電池處理方式大致有三種:存放于廢礦井、固化深埋、回收利用。

濕法:各類電池均溶解于硫酸,然后借助離子樹脂從溶液中提取各種金屬,用這種方式獲得的原料比熱處理方法純凈。
真空熱處理法:首先需要在廢電池中分揀出鎳鎘電池,廢電池在真空中加熱,其中汞迅速蒸發,即可將其回收,然后將剩余原料磨碎,用磁體提取金屬鐵,再從余下粉末中提取鎳,鈷和錳。
相比之下濕法和火法具有更高回收汞的效率可是處理的費用較高。真空法的能耗低于其他方法,具有流程短、能耗低、污染小且各有價成分綜合回收率高等優點,但存在一次性設備投資和操作運轉費用高的缺點,對于真空冶金回收工藝,要實現工業化,還應考慮其經濟合理性。因此筆者認為提取還原技術更為先進,工藝流程短,原料價格低,產品附加值高,避免了傳統工藝中將鎳、鈷、錳分離所需的大量物耗,實現了三元材料的同時回收,對金屬的回收率達到98.5°/.以上,成本能比以原礦為原料生產鎳鈷錳酸鋰的降低10°/.左右。其產品的穩定性、性價比和環保價值更加巨大。
顆粒形貌如,主要性能指標可以、和表1.鋰離子電池正極材料的密度一般用振實密度表示,振實密度越大意味著同樣空間可填充的活性物質越多,有利于提高電池的體積比容量。
鎳鈷錳酸鋰正極材料比表面積一般在0.2~1.0m2/g,這樣制備的鋰離子電池的電化學性能和循環性能均較好。比表面積與粒度和粒度分布有密切關系,鋰離子電池材料的比表面積不能太小或太大,否則將影響電池制備過程中漿料的配置及電極片的制作,使電池性能受到影響。
從可知,實驗產品的鎳鈷錳酸鋰其主元素Ni、Co、Mn的總含量比較精確,而且產品測出的雜質元素含量較少。體現了以廢舊鋰離子電池為原料制備電池材料的優勢,同時反映出本實驗萃取分離和固相合成技術的先進與產品生產工藝的成熟。
可以看出,實驗產品的振實密度比國內同類產品高,接近國外同類產品,同樣比表面積范圍變化較小,有利于電池的制備與電池電化學性能的穩定。
電池制作過程中,鎳鈷錳酸鋰與導電劑、粘結劑等制成電極片,材料的粒度及粒度分布直接影響電極的空隙結構、表面積及材料與導電劑的接觸。而且鋰離子脫嵌、嵌入過程中由于晶格尺寸變化也會產生應力。在不同粒度或大顆粒的材料表面和內部,由于反應程度不同也會產生力的不均勻,材料中超細粉末也會造成局部過度脫嵌,使結構發生變化、鎳鈷錳酸鋰的pH值在制作電池的過程中會影響電池制備過程中漿料的物理及化學特性,并影響電極片的制備過程,*終影響電池的性能。
以廢舊鋰離子電池為原料生產制備的鎳鈷錳酸鋰電池材料,與國內外以原礦為原料生產的代表性同類產品的主技術表i三元材料的主要技術指標對比由表1可知實驗產品與國內外同類產品相比,粒度D10較大,D90較小,D50為9~12Mm,整體呈較好的正態分布狀態。D50比國內同類產品大,從安全性能考慮,大粒徑的顆粒能提高電池的安全性能。
鎳鈷錳酸鋰的pH值在制作電池的過程中會影響電池制備過程中漿料的物理及化學特性,并影響電極片的制備過程,*終影響電池的性能。
頭驗產品的鎳鈷錳酸鋰pH值為10.511.5.據了解,pH值在此范圍內的鎳鈷錳酸鋰制做電極片的效果*佳。
一般來說,電池的電化學比容量主要受正極活性物質的限制,所以要求鎳鈷錳酸鋰的比容量越高越好。雖然鎳鈷錳酸鋰的理論比容量達275mAh/g,但實際發揮的可逆容量在140~210mAh/g之間。表1得知本產品在相同的放電條件下,與國內同類產品相比,有較高的比容量,與國外同類產品產品相近。同樣首次充放電可逆效率在88°/.以上,高于國內同類產品,達到國際先進水平。
實驗產品以廢舊鋰離子電池為原料,采用萃取分離和固相合成技術,生產制備的鎳鈷錳酸鋰電池材料,其性能指標達到國際**水平,實現了由廢舊鋰離子電池直接合成先進電池鎳鈷錳酸鋰,工藝流程短,原料價格低,產品附加值高,避免了傳統工藝中將鎳、鈷、錳分離所需的大量物耗,實現了鎳、鈷、錳金屬的同時回收,對金屬的回收率達到98.5%以上,成本能比以原礦為原料生產鎳鈷錳酸鋰的降低10%左右。從生態環境與資源利用上講,此方法對廢舊電池集中處理,減少了電池廢棄物對環境的破壞,形成電池材料產品,實現了資源的再生利用。
1.本技術生產的鎳鈷錳酸鋰其主元素Ni、Co、Mn的總含量比較精確,而且產品測出的雜質元素含量較少,表明以廢舊鋰離子電池為原料制備電池材料具有很大的優勢,也反映出實驗產品萃取分離和固相合成技術的先進與產品生產工藝的成熟。
本技術產品的振實密度比國內同類產品高,接近國外同類產品,同樣比表面積范圍變化較小,有利于電池的制備與電池電化學性能的穩定。
本文研究結果表明粒度分布、pH值、首次放電比容量、首次充放電可逆效率都會直接影響到電池的循環性能。
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