锂离子电池主要依靠锂离子在正负极材料中嵌入与脱逸传递能量。根据适用设备及场所的不同,锂离子电池有圆柱形、长条形和方块等外形,但都含有以下5个部分:正极、负极、电解质、有机隔膜、外壳。
锂电池结构组成示意图
1、锂电池主要组成:外壳成分为不锈钢、镀镍刚、铝等;正极材料包括活性物质(NCM、LFP等)、导电剂、粘结剂;正极集流体主要为铝箔;负极材质主要为活性物质(石墨、钛酸锂等)、导电剂、粘结剂;负极集流体主要为铜箔;电解液主要由电解质锂盐、有机溶剂添加剂组成。
2、废弃锂电池的污染性:废旧锂离子电池电池正极的金属离子、负极的碳粉尘、电解质中的强碱和重金属离子将对影响造成较大污染。
3、废弃锂电池的资源性:废弃的锂离子电池含有大量有价金属(钴、锂、镍等)
4、锂电池回收技术:废旧锂离子电池的金属回收工艺主要有物理分选法、火法冶金法及湿法冶金法。
1)物理分选法:物理分选法是以物料的粒度、密度、磁性等物料性能差别为基础的分选方法,主要有筛分、重力分选、浮选、磁选等。物理破碎法主要优点是设备工艺简单,但人工强度大,容易损坏有价金属。
2)湿法冶金法:湿法冶金法采用预处理(拆解、破碎、分、选、热处理等)技术使得废弃锂离子电池的集流体与电极材料分离,在用沉淀法、萃取法、离子交换法、电沉积法等方法分离提纯钴。湿法冶金法采用先进方法代替传统的加热处理方法,回收效率高,减少二次污染物,环境污染小。但湿法生产过程添加了强酸、强碱、大量氨水等,如处理不当,会造成新的污染。
3)火法冶金法:火法冶金法需要剥去电池外壳,将电池内芯与焦炭、石灰石混合,经还原焙烧,得到金属锂、钴、镍、铝等组合成碳合金;电解质中的氟、磷等被固化在炉渣中,可用于建筑材料或混凝土的添加剂。然后进行深加工处理,整个过程在高温下完成。火法冶金法工作原理简单、操作简便,可实现99%以上的高效率,产量高。缺点是需要较高的能耗以及产生大量的废气。
|