废弃动力锂电池回收再利用技术,三元锂电池磷酸铁锂电池处理工艺
传统能源与环境矛盾的日益突出,电动汽车已经越来越普及,电动汽车电池报废或更新换代使动力电池的回收以及梯次利用成为关键问题。我国废旧动力锂电池的拆解回收和梯级利用都得到了快速的发展。以动力锂电池为例,综述了废旧电动汽车用动力电池的梯级利用及拆解回收技术,并对相关经济效益进行了分析。随着废旧电池回收规模的日益增长,磷酸铁锂动力电池的梯级利用以及三元电池的物理回收均具有较高的收益价值。
当汽车电池无法达到梯次利用的效果之后,将被送到专业的电池回收公司,将电池中的有色金属进行回收再利用。随着资源的不断枯竭,金属锂的来源今后将不再是开采,而是回收。
三元电池含有的镍钴金属含量远高于原矿,常见的NCM111为例,镍、钴、锰含量分别占12%、3%及5%,而磷酸铁锂电池即使不包含钴、镍等稀有金属,其1.1%的锂含量也显著高于我国开发利用的品位仅为0.4%~0.7%的原矿。金属价格的上涨及矿产资源的稀缺使原料回收成为电池市场中重要的部分,回收废旧电池材料不仅回收效率高,还能够降低电池生产成本,较直接开采矿石的生产方式更具有低价优势回收钴、镍、锰、锂、铁和铝等金属所创造的市场规模在2020年将达到136亿元,2023年将超过300亿元。
新能源汽车所使用的动力电池主要为磷酸铁锂电池及三元聚合物锂电池,随着行业需求的增大及相关研究的深入,这两类废旧动力电池回收处理的技术水平正在逐步升高。处理废旧锂电池的方法有物理法、化学法、生物法三大类。废旧三元动力电池的回收再利用具备很高的经济可行性,物理分离回收技术是较为适合应用于三元电池回收利用的技术,也是国内外技术领先回收企业所采用的主要回收方法。
废旧锂电池处理设备机械粉碎法,废旧磷酸铁锂电池回收工艺流程
随着新能源汽车、微型电子设备和储能的快速发展,磷酸铁锂电池(LFPBs)得到广泛的应用。然而,随着电动汽车的多年推广,将迎来退役高潮,预计在2021年将有9400吨磷酸铁锂退役[6]。退役磷酸铁锂电池若不合理处置,将带来环境污染和资源浪费的问题。因此,退役磷酸铁锂电池的回收、无害化处理和资源化再利用成为热点话题。
退役磷酸铁锂材料的资源化再利用不仅能够缓解废弃电池带来的环境压力,同时还能变废为宝,常见退役磷酸铁锂电池整体回收再利用流程,退役磷酸铁锂材料的多种回收、再利用方法,为退役磷酸铁锂材料的规模化再利用提供锂电池回收处理设备。
退役磷酸铁锂材料与集流体分离
磷酸铁锂电池中正极集流体为铝箔,在回收过程中首先应将集流体与退役磷酸铁锂材料分离。目前分离退役磷酸铁锂材料和集流体的方法主要包括有机溶剂溶解、加热分离和机械粉碎等。
机械粉碎法
机械粉碎法主要将正极片粉碎,利用集流体与退役磷酸铁锂材料之间密度和粒径差异,通过浮选等筛分方式,实现集流体与退役磷酸铁锂材料的分离。
将退役磷酸铁锂电池包浸泡在饱和Na Cl溶液中放电,然后拆解,分离出塑料外壳、隔膜、正极片、负极片,采用机械粉碎法将磷酸铁锂材料从铝箔表面分离出来,通过筛分分离收集铝箔和退役磷酸铁锂材料。
机械粉碎法能够将退役磷酸铁锂和集流体分离,虽然粉碎过程中集流体细屑会部分混入退役磷酸铁锂中,增加杂质含量,但是通过设备优化及精细化操控可有效控制杂质含量,不使用酸碱试剂,无废弃物产生,不造成环境污染,符合绿色化学的发展要求。
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