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    中天和自動化:詳解廢舊鋰離子動力電池的回收技術,漲知識(二)

    文章來源: 深圳市中天和自動化設備有限公司 人氣:3309發表時間:2017-12-13 14:24:48

    中天和自動化:詳解廢舊鋰離子動力電池的回收技術,漲知識(二)

    目前,鋰離子動力電池的回收和再利用問題已經成為全行業關注的焦點。 2017 1 月國務院發布《生產者責任延伸制度推行方案》,提出在新能源汽車領域建立電動汽車動力電池回收利用體系的要求,確保廢舊電池規范回收利用和安全處置。2017 2 月工信部、商務部和科技部聯合發布《關于加快推進再生資源產業發展的指導意見》,開展新能源動力電池回收利用示范工作,重點圍繞京津冀、長三角、珠三角等新能源汽車發展集聚區域,建立試點示范 [2]。

    圖 2  極芯的結構和組成

      國內廢舊鋰離子動力電池回收在法律、渠道、成本等諸多方面存在問題, 阻礙了回收市場的快速發展。動力電池企業電池回收業務尚處于規劃與試驗階段,電池廠商在動力電池回收方面的進展緩慢。隨著我國電動汽車數量的不斷增多,廢舊鋰離子動力電池的數量也在持續增長,這意味著有必要建立合適的廢舊鋰離子動力電池處理方案。因此,開展對廢舊鋰離子動力電池的回收研究對中國實現循環經濟和可持續發展具有深遠意義。

      1. 鋰離子動力電池的結構

      目前電動汽車所采用的鋰離子動力電池主要由電池包構成,電池包由電池模塊、外殼和電池管理系統組成。電池模塊由極芯、外殼和緊固件等構成。其中,極芯中含有大量的有價金屬,因此我們主要針對極芯進行回收。極芯的結構主要有軟包結構和金屬殼硬包結構,一般包括外殼、正極、負極、隔膜、正極耳、負極耳和絕緣片[3]。以常見的軟包極芯為例,其結構如圖 2 所示。

      圖 2 極芯的結構和組成

      (1.正極; 2.負極; 3.隔膜; 4.負極耳;5.正極耳; 6.絕緣片; 7.外殼)

      正極一般以鋁箔作為基底,兩側均勻涂覆正極材料,正極材料包括一定配比的正極活性物質(如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元材料等)、導電添加劑(如乙炔黑、石墨等)以及粘結劑(聚偏氟乙烯(PVDF)為主)。以三元材料電池為例,其正極含有大量的有價金屬,其中鈷占 5~20%,鎳占 5~12%,錳占 7~10%,鋰占 2~5% [4]。

      負極一般以銅箔作為基底,兩側均勻涂覆負極電極材料,負極材料包括一定配比的負極活性物質(石墨、硅碳等)和粘結劑(丁苯橡膠(SBR)、丙烯酸樹酯(PAA)、 羧甲基纖維素鈉(CMC-Na))。正、負極活性物質分別與粘結劑相互混合均勻,涂覆在正負極基底上,再經過干燥,碾壓后制成正負極材料。

      隔膜有 PP 膜和 PE 膜,分為單層和多層結構,以三層 PP/PE/PP 膜為主。 電解液采用含鋰化合物作為溶質與有機溶劑混合而成,溶質以六氟磷酸鋰(LiPF6)為主; 有機溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)等幾種溶劑的混合液。根據正極材料的不同 [5],可以將鋰離子動力電池分為鈷酸鋰動力電池、磷酸鐵鋰動力電池、錳酸鋰動力電池和三元材料動力電池等。

      廢舊鋰離子動力電池所含污染物種類多,毒性大[3]。含有重金屬化合物、六氟磷酸鋰(LiPF6)、苯類、酯類化合物,難以被微生物降解。電池的電極材料一旦進入環境中,電池中的重金屬離子、有機物、碳粉塵、氟化物等將可能造成嚴重的環境污染。其中,正材料會造成重金屬污染,污染水體和土壤;負極材料會引發粉塵污染; 電解液會引發氟污染以及有機物污染;隔膜材料會造成白色污染。而且,銅、鎳、鈷、錳、鋰等有價金屬的流失還會造成資源的浪費。

      綜上所述, 對廢舊鋰離子動力電池加以回收利用,不僅能推動中國循環經濟的發展,同時對于中國的生態文明建設具有顯著的意義。

     

     

    此文關鍵詞:舊鋰離子動力電池,離子動力電池,鈷酸鋰動力電池

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