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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(五)

    文章來源: 深圳市中天和自動化設備有限公司 人氣:3113發表時間:2017-12-23 18:11:43

    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(五)

    2.2.2 有機溶劑溶解法

      有機溶劑溶解法是一種高效分離正極材料與鋁箔的方法,將破碎、研磨后的正極材料與特定的有機溶劑混合,通過有機溶劑與 PVDF 之間的相互作用,減弱材料與箔片之間的粘結力, 促使材料從箔片上脫落。

      Li-Po He [23] 依據「相似相溶」原理,選用 N-甲基吡絡烷酮(NMP)作為有機溶劑來處理廢舊三元材料(Ni、Co、Mn)鋰離子動力電池,調節溫度為 70 ℃,用超聲波處理 90 min,后結果是正極材料的脫落率達到 99%。

      Zhou X [24] 分別用 N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡絡烷酮(NMP)等幾種不同的有機溶劑來溶解廢舊鋰離子動力電池碎片,隨著溫度的升高, PVDF 在這三種有機溶劑中溶解度不斷升高,當溫度達到 70 ℃ 時,PVDF 在三種有機溶劑中的溶解度大,在 DMAC,NMP,DMF 中的溶解度分別為 214 g/L, 216 g/L, 176g/L。

    圖 5  有機溶劑溶解法回收廢舊鋰離子動力電池中的有價金屬工藝流程

      圖 5 有機溶劑溶解法回收廢舊鋰離子動力電池中的有價金屬工藝流程

      Bankole OE [25] 比較了 DMAC、NMP、DMF 二甲、基亞砜(DMSO)等四種不同的有機溶劑對 PVDF的溶解效果,后選用低毒、環保、成本低的 DMSO 溶解廢舊三元材料(Ni、Co、Mn)鋰離子動力電池,回收流程如圖 5 所示。在 60 ℃ 下,處理 85 min,后得到干凈光亮的鋁箔,可直接用于冶煉回收。

      2.2.3 堿液溶解法

      堿液溶解法是基于電池正極本身的特性,基底鋁箔會溶解于堿液中,而正極材料不會與堿發生反應。

      王洪彩等 [26] 采用堿液溶解法來處理廢舊鈷酸鋰電池,手工拆解電池后,得到電池的正極和負極。將負極置于熱水中浸泡攪拌,即可得到光亮的銅箔。正極置于 1.5 mol/L NaOH 溶液中,按照 NaOH 與鋁箔的物質的量比為 2.5:1 配置溶液,在室溫下攪拌處理 15 min,后鋁箔完全溶解,正極材料實現脫落。利用堿浸法并不能完全除去 PVDF,對后續的浸出不利。將堿浸后的正極材料在高溫下煅燒或在有機物中溶解,使 PVDF 分解或溶解,分散正極材料,然后再進行酸浸。

      韓小云等[27]將堿液溶解法與有機溶劑溶解法結合處理廢舊鈷酸鋰電池。將電池碎片置于 0.4 mol/L NaOH 溶液中,在固液比為 100 g/L 的條件下,攪拌10 min。過濾、洗滌后,將得到的固體殘渣置于 NMP溶液中,在固液比為 100 g/L 的條件下,溫度為 60 oC,攪拌 30 min, 可以實現正極材料與 PVDF 的完全分離。

      堿液溶解法的優點在于能夠完全溶解鋁箔實現正極材料的脫落。但溶解過程中需要消耗大量的高濃度堿,對設備要求高;溶解后會產生大量的 AlO2-,不利于后續的分離提純。

      2.2.4 電解法

      電解法是指在外加電流的作用下,利用電解過程中產生的氫氣沖擊正極,實現正極材料的脫落。

      覃遠根等 [28] 提出了一種廢舊鋰離子動力電池電解新工藝,以鉛板為陽極,鈷酸鋰電池正極為陰極,電解溶液為硫酸溶液。在室溫下,電解至 120 min 時,正極材料能完全從鋁箔上脫落下來,實現兩者分離,完整回收鋁箔。

      張建等 [29] 對廢舊鋰離子動力電池正極材料進行了電解剝離浸出處理,選用鉑電極為陽極,陰極為 2.5 × 5 cm2 的正極,電解溶液為硫酸與檸檬酸混合溶液,磁力攪拌轉速為 100 r/min,電解時間為 100 min,水浴下控制溫度至 45 ℃,電流密度為 30 mA/cm2。通過電解處理,正極材料從鋁箔上剝落,實現兩者分離,回收鋁箔。

      電解法的優點是能夠實現正極材料與鋁箔的分離,得到純凈的鋁箔,同時也能促使部分正極材料電解轉化為離子形式存在于電解液中,便于后續處理。缺點是電能消耗大; 正極材料在鋁箔表面涂覆比較厚,會導致電解效率低。

      二次處理后得到的電池碎片,經過濾洗滌后得到鋁箔和正極材料。鋁箔可直接用于冶煉回收,而正極材料需要經過深度處理回收其中的有價金屬。

     

     

     

     

    此文關鍵詞:廢舊鋰離子,鋰離子動力電池

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