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锂电池的回收利用

导读: 随着锂离子电池应用的越来越广泛,回收锂离子电池中的有价金属、减少对环境造成的污染、缓解资源匮乏等问题,具有重要的社会意义和经济意义。

  废旧电池内含有大量的重金属以及废酸、废碱等电解质溶液,如果随意丢弃,废旧电池渗出的重金属会造成江、河、湖、海等水体的污染,间接威胁人类的健康。因此,回收处置废电池不仅处理了污染源,而且也实现了资源的回收再利用。

  目前动力电池主要是镍氢电池和锂电池2种形式,混合动力电池目前多采用镍氢材料,但由于镍氢电池的一些技术性能已经接近理论极限值,因此并不被认为是未来的发展方向。相对而言,锂离子电池由于工作电压高、体积小、无记忆效应、自放电小、循环寿命长等优点,得到广泛的认可。废弃锂离子电池中通常含钴5 %~15 %,锂2 %~7 %,镍0.5 %~2 %,其回收再利用价值相对较高。锂离子电池中还含有六氟磷酸锂等有毒物质,会对环境和生态系统造成严重污染,钴、锰、铜等重金属通过积累作用也会由生物链危害人类自身,极具危害性。随着锂离子电池应用的越来越广泛,回收锂离子电池中的有价金属、减少对环境造成的污染、缓解资源匮乏等问题,具有重要的社会意义和经济意义。

  1 废旧锂离子电池有价金属回收技术

  1.1 干法技术

  干法是将锂离子电池还原焙烧分离出钴、铝,浸出分离钴和乙炔黑。

  日本索尼公司和住友金属矿山公司合作研究从废旧锂离子二次电池中回收钴等的技术,其工艺为先将电池焚烧,再筛选去铁和铜后,将残余粉加热并溶于酸中,用有机溶剂萃取可提出氧化钴[2]。

  Churl Kyoung Lee等[3]先把废旧锂离子电池破碎,再进行热处理,将可燃材料变为气体,留下LiCoO2。在恒温水浴中,加入硝酸、双氧水溶解LiCoO2,使得Co和Li的浸出率均达到85 %。

  干法工艺相对简单,但是能耗较高,电解质溶液和电极中其它成分燃烧容易引起大气污染。

  1.2 湿法技术

  湿法是以无机酸溶液将废旧电池中的各有价成分浸出后,再以一定的方法加以回收。

  在80 ℃下用盐酸浸出锂离子二次电池正极料,Co、Li的浸出率均大于99 %,之后用PC-288A(2-乙基己基磷酸-单-2-乙基己基醚)萃取Co,反萃取后以硫酸钴形式回收钴。再加入碳酸钠溶液,生成碳酸锂沉淀,回收率接近80 %。

  Kudo Mistuhiko等[5]用酸浸出锂离子电池正极废料, 往浸出液中加入两性金属,使Co2+变成Co,然后除去两性金属,获得金属Co。

  王晓峰等[6]先将电极材料在稀盐酸中溶解,再调节pH=4,选择性沉淀出铝的氢氧化物,然后调节pH至10左右,使钴、镍生成氨的配合物,再通入O2把Co2+、Ni2+氧化,并将溶液通过离子 交换树脂,再用草酸盐将Co和Ni沉淀下来。

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