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新能源动力电池迎来退役潮,上万吨废旧锂电

近年来,随着政策支持,电池技术的进步,新能源汽车及动力电池呈现爆发式增长态势据公安部最新统计,截至年6月底,我国新能源汽车已达到万辆。有报告表明,我国第一批新能源汽车上的动力电池已经迎来了退役潮,到年左右将迎来动力电池退役的高峰。然而世界范围内锂电池回收的比例还不足5%,与此同时,我国锂、钴、镍的资源量也都存在被“卡脖子”风险。因此,无论是缓解资源短缺,还是实现新能源产业可持续发展,废旧锂电池回收都极其重要。

废旧动力电池再生利用前,首先要进行预处理,即对电池深度放电,然后对放电后的电池进行拆解破碎及筛选分离,分选出正极、负极、隔膜和外壳等,最后进行分离和回收。

经过预处理得到的正负极材料粉末中都含有金属元素。其中负极石墨粉中金属元素含量较低,通常只含少量锂,而绝大部分有价金属如锂、镍、钴、锰、铁等都存在于正极材料的活性物质中,因此,从正极活性物质中回收有价金属是废旧电池回收的主要工序。其中三元正极材料是当前动力电池的主要正极材料。三元正极材料回收与再生的技术路线主要有物理修复再生和冶金法回收两种。

火法处理工艺较简单,但存在排渣量大,锂和锰主要进入废渣,部分锂以Li2O挥发进入烟气而难以回收,资源利用率低。湿法处理技术,具有能耗低、投资小、回收率高和工艺成熟等特点,是国内动力电池再生利用的主流技术。

湿法冶金过程包括活性物质的浸出和浸出液中金属的分离两部分。将预处理后得到的正极材料粉末用无机酸或者有机酸浸出,金属以离子形式进入浸出液中,然后通过沉淀分离法、溶剂萃取法、电沉积法、离子交换法等方法逐一分离浸出液中的有价金属,得到单一金属产品或金属化合物。

其中离子交换技术是利用离子交换树脂对金属离子吸附能力的差异以实现浸出液中金属的分离。电化学分离技术利用电场作用将电池废料中的镍、钴、锰等金属浸出进入电解液中,然后金属离子沉积在极板或者从溶液中沉淀析出,从而实现金属的分离。溶剂萃取法是利用有机溶剂对金属离子萃取能力的差异来实现浸出液中金属离子的分离提纯。常用的萃取剂有Cyanex,D2EHPA,PC88A,N等。

离子交换法分离金属离子成本低,金属的回收率较高。但是树脂对浸出液的处理量不大,操作复杂,步骤较多,大批量生产难以保证产品纯度。电化学法无需要添加沉淀试剂,不产生废酸、废碱等二次污染液,操作简单,产品纯度高。但是电化学法耗电量大,对浸出液的杂质含量要求较高,对于浸出液中含有钴、镍离子的溶液容易以钴-镍合金的形式沉积于极板上。溶剂萃取法分离得到的产品纯度高,金属回收率高,操作简单,是常用的金属分离技术。



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