選用濕式處理工藝廢舊鋰電池是現階段科學(xué)研究較多且比較完善的加工工藝,生產(chǎn)流程如圖已知 1 圖示。關(guān)鍵親身經(jīng)歷 3 個(gè)環(huán)節: 1)將收購的廢舊鋰電池開(kāi)展完全放電、簡(jiǎn)易的分拆粉碎等預備處理,篩選后得到關(guān)鍵電極材料或粉碎后經(jīng)培燒去除有機化合物后獲得電極材料; 2)將預備處理后獲得的電極材料溶解浸取,使各種各樣金屬材料以及化學(xué)物質(zhì)以正離子的方式進(jìn)入浸出液中; 3)浸出液含有價(jià)金屬材料的分離與收購,這一環(huán)節是廢舊鋰電處理方式的重要,都是很多年來(lái)學(xué)術(shù)研究們科學(xué)研究的重中之重與難題?,F階段,分離收購的方式 關(guān)鍵有溶劑萃取法、沉淀法、電解法、離子交換法、起霧法等。
1、預備處理
1.1、預放電
廢舊鋰電池中大多數殘留一部分用電量,在解決以前必須開(kāi)展完全放電,不然在事后解決中,殘留的動(dòng)能會(huì )集中化釋放出來(lái)很多的發(fā)熱量,將會(huì )會(huì )導致安全風(fēng)險等不好危害。廢舊鋰電的放電方法能夠分成 2 種,各自是物理學(xué)放電和有機化學(xué)放電。在其中,物理學(xué)放電為短路故障放電,一般利用液態(tài)氮等發(fā)動(dòng)機冷卻液對其先開(kāi)展超低溫冷藏,后破孔強制性放電。初期,英國 Umicore、Toxco企業(yè)選用液態(tài)氮對廢舊鋰電開(kāi)展超低溫(-198 ℃)放電,但這類(lèi)方式 對機器設備的規定較高,不宜規模性工業(yè)生產(chǎn)運用;有機化學(xué)放電是在導電性水溶液(多見(jiàn) NaCl 水溶液)中根據電解法的方法釋放出來(lái)殘留動(dòng)能。初期,南俊民等將競聚率廢舊鋰電放置水和電子器件導電性劑的鋼質(zhì)器皿中開(kāi)展放電,但因為鋰電池的鋰電池電解液中帶有 LiPF6,與水觸碰之后反映轉化成毒副作用較強的 HF,給自然環(huán)境和實(shí)際操作工作人員產(chǎn)生傷害,故必須在放電后馬上進(jìn)行堿浸。近些年,宋秀玲等利用抗壞血酸的酸堿性、氧化性及可靠性搭建了物理性質(zhì)相對性柔和的硫酸鹽水溶液放電管理體系,明確了最好放電標準為:鋰電池電解液 MnSO4濃度值 0.8 mol/L、 pH =2.78、抗壞血酸的濃度值 2 g/L,放電時(shí)間 8 h,最后消電工作電壓減少到 0.54 V,考慮環(huán)保高效率的放電規定。相比來(lái)講,有機化學(xué)放電成本費更低,使用方便,可考慮工業(yè)生產(chǎn)規模性放電的運用,但鋰電池電解液對金屬材料罩殼及機器設備的浸蝕,會(huì )在放電步驟中帶來(lái)不利危害。
1.2、粉碎分離
粉碎分離的全過(guò)程關(guān)鍵是以便將電極材料與其他化學(xué)物質(zhì)(有機化合物等)在機械設備功效下根據多級粉碎、挑選等分離技術(shù)性聯(lián)用,保持電極材料的分離豐度,便于于事后利用火法、濕式等加工工藝從這當中收購有價(jià)金屬材料及化學(xué)物質(zhì)。機械設備分離法是現階段廣泛選用的預備處理方式 之一,便于保持廢舊鋰電池規模性現代化收購解決。Shin 等根據破碎、篩選、磁選設備、細致破碎和歸類(lèi)的工藝流程以做到 LiCoO2的分離豐度。得出結論,在不錯的標準下能夠提升總體目標金屬材料的利用率,但因為鋰電結構分析,根據該方式 沒(méi)辦法將各多組分完全分離; Li 等選用了一種新式的機械設備分離方式 ,提升了 Co 的收購高效率另外減少了耗能與環(huán)境污染。針對分拆出的電極材料,在55 ℃水浴中應用超音波開(kāi)展清洗和拌和 10 min,結果促使 92%的電極材料與集流體力學(xué)金屬材料分離。另外,集流體力學(xué)能夠以金屬材料的方式開(kāi)展收購。
1.3、調質(zhì)處理
調質(zhì)處理的全過(guò)程關(guān)鍵是以便去除廢舊鋰電中難溶的有機化合物、炭粉等,及其針對電極材料和集流體力學(xué)的分離?,F階段選用的調質(zhì)處理方法多見(jiàn)高溫基本調質(zhì)處理,但存有分離深層低、空氣污染等難題,為進(jìn)一步改進(jìn)加工工藝,近些年,對高溫真空泵熱解法的科學(xué)研究愈來(lái)愈多。Sun 等選用高溫真空泵熱解的方式 將廢舊電池原材料在破碎以前于真空爐中開(kāi)展熱解,以 10 ℃·min-1 的速率提溫至 600 ℃后控溫30 min,有機化合物以小分子水液體或汽體的方式分解掉,可獨立搜集后用以化工原料,另外,經(jīng)高溫熱解后,LiCoO2層越來(lái)越松散便于從鋁鉑上分離,有益于最后無(wú)機物氫氧化物能夠合理分離豐度;孫亮選用真空泵熱解的方式 預備處理廢舊鋰離子電池電池正極材料。得出結論,當管理體系氣體壓強小于 1.0 kPa,反映溫度 600 ℃,反應速度 30 min 時(shí),有機化學(xué)粘接劑能夠被基礎去除,正級特異性化學(xué)物質(zhì)絕大多數從鋁鉑上掉下來(lái)分離,鋁鉑維持完好無(wú)損。相比基本熱處理技術(shù),高溫真空泵熱解法可獨立收購有機化合物,提升資源綜合性使用率,另外能夠防止有機化學(xué)原材料分解掉后造成的有害氣體對自然環(huán)境導致環(huán)境污染,但對其機器設備規定高、實(shí)際操作繁雜,現代化營(yíng)銷(xiāo)推廣具備一定的局限。
1.4、溶解法
溶解法是依據“類(lèi)似混溶”的基本原理,利用正極材料與膠凝劑(多見(jiàn) PVDF)、鋁鉑等殘渣在溶劑中的溶解度的差別保持分離豐度。常選擇強旋光性溶劑溶解金屬電極上的 PVDF,使正極材料從集流體力學(xué)鋁鉑上掉下來(lái)。梁立君選擇多種多樣旋光性溶劑對粉碎后的正極材料開(kāi)展溶解分離比照試驗,發(fā)覺(jué)最好有機溶劑為 N-甲基吡咯烷酮(NMP),在最優(yōu)化標準下能夠使正極材料特異性化學(xué)物質(zhì) LiFePO4及碳的化合物與鋁鉑完全分離; Hanisch 等選用溶解法對歷經(jīng)調質(zhì)處理和機械設備工作壓力分離及篩選全過(guò)程后的金屬電極開(kāi)展完全的分選機。將金屬電極在 90 ℃下放置 NMP 中解決 10~20 min,反復 6 次后,電極材料中的粘接劑能夠徹底溶解,分離實(shí)際效果比較完全。溶解法相比其他前解決方式 ,使用方便,另外能夠合理提升分離實(shí)際效果及收購速度,現代化運用市場(chǎng)前景不錯?,F階段,膠凝劑多選用 NMP 溶解分離,實(shí)際效果不錯,但是因為其價(jià)錢(qián)較高、容易揮發(fā)、低毒性等不夠,進(jìn)而在一定水平上限定了其在工業(yè)生產(chǎn)上的應用推廣。