看全球鋰電池產業大國如何解決鋰電池回收和循環利用難題？

時間：2024-12-09 09:24

來源：山東群峰重工科技股份有限公司

　　新能源是國家能源發展戰略方向。鋰電是新能源中重要的一環，其能量密度高、循環壽命長、應用范圍廣等特點，已經成為現代生活中不可或缺的必須品。中國已是全球鋰電池產業大國，同時也是新能源汽車保有量大國。

　　如此大的保有量的鋰電池，在其退役后必然會帶來環保及安全問題。群峰重工從安全環保及資源高價值化利用考慮，研發電池包拆解—梯次利用—電池單體再生回收工藝技術及裝備，提高廢舊鋰電池回收效率及價值，開展廢舊鋰電池循環利用成套技術與示范研究，符合我國“碳達峰”和“碳中和”的發展要求。

　　鋰電池是世界上最好的可充電化學電池，具有世界上最好的技術性能。它具有工作電壓高、比能大、循環壽命長、自放電小、無記憶效應、無污染等優點。它廣泛用于移動通信、筆記本電腦、便攜式工具、電動自行車和其他領域。由于鋰電池的廣泛應用，不可再生金屬資源的消耗相當大。因此，回收鋰電池中具有高經濟價值和大含量的金屬，以實現節能減排和可持續發展，具有重大意義。

　　鋰電池中需要回收的鈷和鋁主要集中在正極材料鈷鋰薄膜上。鈷鋰薄膜的主要成分是氧化鋰鈷活性材料、導電乙炔黑、鋁箔集電流器和PVDF(聚偏二氟乙烯)粘合劑。

　　鋰離子電池外殼的回收

　　鋰電池外殼包括鋼殼(很少使用方形)、鋁殼、鍍鎳鐵外殼(用于圓柱形電池)、鋁塑膜(軟包裝)等，以及電池蓋，這是電池正負極的端子。在回收外殼之前，廢舊鋰電池在拆卸前需要預先放電，拆卸的塑料和鐵外殼可以回收。

　　回收方法通常包括：

　　機械破碎和篩選方法，即通過機械破碎、篩分和分揀外殼材料。該技術非常環保，但只能回收一些金屬材料和鋰鹽，回收效率低，無法有效回收塑料。考慮到對人體的危害，盡量不使用人工拆解的方法。

　　陰極材料的回收

　　鋰電池使用含鋰化合物作為正極，只有鋰離子，沒有金屬鋰，通常是氧化錳鋰、氧化鈷鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷氧化錳和其他材料。鋰電池的大多數正極活性材料仍然使用氧化鈷鋰，因為鎳鈷錳酸鋰與錳酸鋰結合使用。氧化鈷鋰和氧化鈷鋰這兩種材料的優勢吸引了許多研究人員的興趣，它們作為電動自行車和電動汽車的動力電池具有巨大的潛力。

　　陽極材料的回收

　　鋰電池陽極材料有很多種：

　　金屬材料，如鋰金屬。

　　無機非金屬材料，主要是碳材料、硅材料和其他非金屬復合材料。

　　過渡金屬氧化物。

　　目前，碳、石墨和非石墨碳材料被廣泛使用。鈦酸鋰也可以用作電動汽車的負電極材料，因為它具有出色的循環壽命、安全性和速率性能。主要缺點是它會降低電池的能量密度。還有一些公司開發了錫合金作為陽極材料，但仍處于研究階段，應用較少。導電電流收集器使用厚度為7-15微米的電解銅箔，因此其中的銅(約35%)可以回收，附著在它的碳粉也可以回收，作為塑料、橡膠等的添加劑。因此，首先有必要有效地分離廢舊鋰電池的負電極組成材料，以最大限度地利用廢舊鋰電池的資源。

　　有機電解質的回收和分離器

　　數字廢舊鋰電池的大部分電解液無法回收利用，通常是焚燒;而作為電源的鋰電池的電解液約占電池成本的15%，且含有豐富的鋰離子，具有較高的回收價值。此外，目前常用的電解質通常使用六氟磷酸鋰碳酸鹽有機溶液。在潮濕的空氣中，六氟磷酸鋰會與水反應，產生有害的氣體氟化氫。可以看出，電解質的有效回收不僅可以減少有害氣體的排放，還可以帶來一定的經濟效益。鋰電池的隔膜具有微孔結構，可以禁止電子通過，并允許鋰離子自由通過。一部分電解質分散在電極和隔膜之間的間隙中，因此隔膜被回收。

　　電極和隔膜浸入合適的溶劑中一段時間后，電解質將完全出來并進入溶劑。聚碳酸酯(PC)具有較大的相對介電常數，這有利于鋰鹽的溶解。回收的電解質六氟磷酸鋰可以在電池中重復使用。

編輯：趙利偉

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