看全球锂电池产业大国如何解决锂电池回收和循环利用难题？

时间：2024-12-09 09:24

来源：山东群峰重工科技股份有限公司

　　新能源是国家能源发展战略方向。锂电是新能源中重要的一环，其能量密度高、循环寿命长、应用范围广等特点，已经成为现代生活中不可或缺的必须品。中国已是全球锂电池产业大国，同时也是新能源汽车保有量大国。

　　如此大的保有量的锂电池，在其退役后必然会带来环保及安全问题。群峰重工从安全环保及资源高价值化利用考虑，研发电池包拆解—梯次利用—电池单体再生回收工艺技术及装备，提高废旧锂电池回收效率及价值，开展废旧锂电池循环利用成套技术与示范研究，符合我国“碳达峰”和“碳中和”的发展要求。

　　锂电池是世界上最好的可充电化学电池，具有世界上最好的技术性能。它具有工作电压高、比能大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、无污染等优点。它广泛用于移动通信、笔记本电脑、便携式工具、电动自行车和其他领域。由于锂电池的广泛应用，不可再生金属资源的消耗相当大。因此，回收锂电池中具有高经济价值和大含量的金属，以实现节能减排和可持续发展，具有重大意义。

　　锂电池中需要回收的钴和铝主要集中在正极材料钴锂薄膜上。钴锂薄膜的主要成分是氧化锂钴活性材料、导电乙炔黑、铝箔集电流器和PVDF(聚偏二氟乙烯)粘合剂。

　　锂离子电池外壳的回收

　　锂电池外壳包括钢壳(很少使用方形)、铝壳、镀镍铁外壳(用于圆柱形电池)、铝塑膜(软包装)等，以及电池盖，这是电池正负极的端子。在回收外壳之前，废旧锂电池在拆卸前需要预先放电，拆卸的塑料和铁外壳可以回收。

　　回收方法通常包括：

　　机械破碎和筛选方法，即通过机械破碎、筛分和分拣外壳材料。该技术非常环保，但只能回收一些金属材料和锂盐，回收效率低，无法有效回收塑料。考虑到对人体的危害，尽量不使用人工拆解的方法。

　　阴极材料的回收

　　锂电池使用含锂化合物作为正极，只有锂离子，没有金属锂，通常是氧化锰锂、氧化钴锂、磷酸铁锂、镍钴氧化锰和其他材料。锂电池的大多数正极活性材料仍然使用氧化钴锂，因为镍钴锰酸锂与锰酸锂结合使用。氧化钴锂和氧化钴锂这两种材料的优势吸引了许多研究人员的兴趣，它们作为电动自行车和电动汽车的动力电池具有巨大的潜力。

　　阳极材料的回收

　　锂电池阳极材料有很多种：

　　金属材料，如锂金属。

　　无机非金属材料，主要是碳材料、硅材料和其他非金属复合材料。

　　过渡金属氧化物。

　　目前，碳、石墨和非石墨碳材料被广泛使用。钛酸锂也可以用作电动汽车的负电极材料，因为它具有出色的循环寿命、安全性和速率性能。主要缺点是它会降低电池的能量密度。还有一些公司开发了锡合金作为阳极材料，但仍处于研究阶段，应用较少。导电电流收集器使用厚度为7-15微米的电解铜箔，因此其中的铜(约35%)可以回收，附着在它的碳粉也可以回收，作为塑料、橡胶等的添加剂。因此，首先有必要有效地分离废旧锂电池的负电极组成材料，以最大限度地利用废旧锂电池的资源。

　　有机电解质的回收和分离器

　　数字废旧锂电池的大部分电解液无法回收利用，通常是焚烧;而作为电源的锂电池的电解液约占电池成本的15%，且含有丰富的锂离子，具有较高的回收价值。此外，目前常用的电解质通常使用六氟磷酸锂碳酸盐有机溶液。在潮湿的空气中，六氟磷酸锂会与水反应，产生有害的气体氟化氢。可以看出，电解质的有效回收不仅可以减少有害气体的排放，还可以带来一定的经济效益。锂电池的隔膜具有微孔结构，可以禁止电子通过，并允许锂离子自由通过。一部分电解质分散在电极和隔膜之间的间隙中，因此隔膜被回收。

　　电极和隔膜浸入合适的溶剂中一段时间后，电解质将完全出来并进入溶剂。聚碳酸酯(PC)具有较大的相对介电常数，这有利于锂盐的溶解。回收的电解质六氟磷酸锂可以在电池中重复使用。

编辑：赵利伟