鋰離子電池的重要成分以及廢舊鋰離子電池回收工藝解析

在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，各種各樣的高科技出現(xiàn)在我們的生活中，為我們的生活帶來(lái)便利，那么你知道這些高科技可能會(huì)含有的鋰離子電池嗎?鋰離子電池重要成分包含外殼、電解液、陽(yáng)極材料、陰極材料、膠黏劑、銅箔和鋁箔等。其中，Co、Li、Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%~15%、2%~7%、0.5%~2%，還有Al、Cu、Fe等金屬元素;從重要成分價(jià)值占比來(lái)看，陽(yáng)極材料和陰極材料約占33%和10%，電解液和隔膜分別約占12%和30%。目前，分離回收的方法重要有溶劑萃取法、沉淀法、電解法、離子交換法、鹽析法等。

1、預(yù)處理

1.1、預(yù)放電：用過(guò)的鋰離子電池中的大部分剩余電量必須在放電前完全放電。否則，殘余能量將在后續(xù)處理中集中釋放大量熱量，這可能會(huì)導(dǎo)致安全隱患和其他不利影響。用過(guò)的鋰離子電池的放電方法可以分為兩種，即物理放電和化學(xué)放電。其中，物理放電是短路放電，其通常用諸如液氮的制冷劑在低溫下凍結(jié)，然后通過(guò)穿孔被強(qiáng)制放電。

1.2、破碎和分離：破碎和分離的過(guò)程很重要，它通過(guò)多階段破碎，篩分和其他分離技術(shù)將電極材料與其他物質(zhì)(有機(jī)物等)結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械目的的分離和富集。用途燃燒法，濕法和其他方法可從中回收有價(jià)值的金屬和化合物。機(jī)械分離是目前常用的預(yù)處理方法之一，很容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)回收和廢鋰離子電池的處理。

1.3、熱處理：熱處理過(guò)程對(duì)于去除廢舊鋰離子電池中的不溶有機(jī)物，碳粉等以及分離電極材料和集電器非常重要。當(dāng)前，所使用的大多數(shù)熱處理方法是高溫常規(guī)熱處理，但是存在諸如分離深度低和環(huán)境污染之類(lèi)的問(wèn)題。為了進(jìn)一步改進(jìn)工藝，近年來(lái)，對(duì)高溫真空熱解進(jìn)行了越來(lái)越多的研究。

1.4、溶解方法：溶解方法基于相似的相容性原理，利用陰極材料，粘合劑(主要是PVDF)，鋁箔和其他雜質(zhì)在有機(jī)溶劑中的溶解度差異來(lái)實(shí)現(xiàn)分離和富集。通常選擇強(qiáng)極性有機(jī)溶劑以將PVDF溶解在電極上，以使正極材料從集電器的鋁箔上脫落。

2、電極材料的溶解浸出

溶解浸出過(guò)程是將預(yù)處理后獲得的電極材料溶解并浸出，使電極材料中的金屬元素以離子形式進(jìn)入溶液，然后選擇性地分離并回收重要的有價(jià)金屬Co，Li等。溶解浸出的方法主要包括化學(xué)浸出和生物浸出。

2.1、化學(xué)浸出：傳統(tǒng)的化學(xué)浸出方法是通過(guò)酸浸或堿浸實(shí)現(xiàn)電極材料的溶解和浸出，主要包括一步浸出法和兩步浸出法。單步浸出法通常使用無(wú)機(jī)酸HCl，HNO3，H2SO4等作為浸出劑直接溶解電極材料，但這種方法會(huì)產(chǎn)生Cl2，SO2等有害氣體，因此需要進(jìn)行尾氣處理。

2.2、生物浸出法：隨著技術(shù)的發(fā)展，生物冶金技術(shù)以其高效，環(huán)保，低成本的優(yōu)勢(shì)而具有較好的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景。生物浸出是利用細(xì)菌將金屬以離子形式氧化成溶液。近年來(lái)，一些研究人員研究了利用生物浸出從廢舊鋰離子電池中浸出有價(jià)值的金屬的方法。

3、浸出液中有價(jià)金屬元素的分離回收

3.1、溶劑萃取法：溶劑萃取法是目前更廣泛用于分離和回收廢鋰離子電池中金屬元素的方法。其原理是使用有機(jī)溶劑在浸出溶液中與目標(biāo)離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，然后使用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑將其分離，從而提取目標(biāo)金屬和化合物。

3.2、沉淀法：沉淀法是將預(yù)處理后的廢鋰離子電池溶解，酸溶后得到Co和Li溶液，并加入沉淀劑使重要的目標(biāo)金屬Co，Li等沉降，從而實(shí)現(xiàn)金屬分離。

3.3、電解法：電解法是通過(guò)化學(xué)電解電極材料浸出液中的金屬離子，將廢鋰離子電池中的貴金屬還原為簡(jiǎn)單物質(zhì)或沉積物來(lái)回收的。該方法不需要添加其他物質(zhì)，難以引入雜質(zhì)，并且可以獲得具有更高純度的產(chǎn)物。然而，共沉積將在多個(gè)離子的存在下發(fā)生，這將降低產(chǎn)物的純度并消耗更多的電能。

以上就是鋰離子電池的一些值得大家學(xué)習(xí)的詳細(xì)資料解析，希望在大家剛接觸的過(guò)程中，能夠給大家一定的幫助，如果有問(wèn)題，也可以和小編一起探討。