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分享動力電池回收技術及工藝解析

2021-12-15 16:14:08

根據中國汽車技術研究中心的預計,2015年動力電池累計報廢量約在2至4萬噸左右。到2020年前后,我國僅純電動(含插電式)乘用車和混合動力乘用車動力電池累計報廢量將達到12至17萬噸的規模。然而我國電池的回收率卻不足2%,大量廢棄的電池造成了資源能源浪費和環境污染。

根據中國汽車技術研究中心的預計,2015年動力電池累計報廢量約在2至4萬噸左右。到2020年前后,我國僅純電動(含插電式)乘用車和混合動力乘用車動力電池累計報廢量將達到12至17萬噸的規模。然而我國電池的回收率卻不足2%,大量廢棄的電池造成了資源能源浪費和環境污染。

動力電池的回收技術及工藝

1.鋰離子動力電池的組成

廢舊鋰離子電池,干法回收技術

鋰電池主要是由正極材料、負極材料、電解質和隔膜等幾部分組成。正極通常用粘合劑聚偏氟乙烯(PVDF)將正極材料固定在電極上制得。負極一般采用石墨結構的碳素材料,如碳/石墨插入材料,由碳素材料、乙炔黑、粘合劑按一定比例混合涂覆在銅箔上制得。隔膜主要由聚丙烯、聚乙烯微孔薄膜或二者雙層組成,其厚度在10 μm左右。電解液主要是含鋰鹽的有機溶劑,其中鋰鹽通常是LiPF6,也會用LiClO4 或LiBF4。有機溶劑通常為碳酸酯類(碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等)。外殼為不銹鋼、鍍鎳鋼或鋁殼等。這些物質的存在會使得隨意丟棄廢舊電池造成水污染,危及水生物的生存和水資源的利用。廢酸與廢堿等電解質溶液則會使土壤酸化或堿化。

某些混合動力汽車中鋰離子電池的具體物質組成含量如表2所示??梢钥吹綇U舊鋰離子動力電池含有大量的鋰、鎳、錳、鐵等元素。根據有關分析的結果,回收鋰離子電池可節約51.3%的自然資源,包括減少45.3%的礦石消耗和57.2%的化石能源。因此,如果能夠從大量的廢舊鋰離子電池中高效回收這些有價金屬,不僅具有較高的經濟價值,還能夠減少對環境的污染。

2.動力電池的回收技術

結合循環經濟理論和產品生命周期分析(LCA)原理建立。根據USABC的相關評估標準,動力電池的使用壽命終了為實際容量下降到標稱容量80%以下。對該部分電池進行回收進行二次利用將會大大減輕對環境的污染。而廢舊不再擁有使用價值的動力電池則采取循環再造形式進行再制造。

目前,國內外對廢舊鋰離子電池回收過程是:首先徹底放電,然后對電池進行拆解分離出正極、負極、電解液和隔膜等各組成部分。再對電極材料進行堿浸出、酸浸出、除雜后進行萃取以實現有價金屬的富集。在回收過程中用到的方法主要分為按提取工藝可分為3大類:干法回收技術,濕法回收技術,生物回收技術

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