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美国已将锂离子电池归类为一种包括易燃性、浸出毒性、腐蚀性、反应性等有毒有害性的电池,是各类电池中包含毒性物质多的电池。另外,废旧锂离子电池中含有大量的可循环利用的贵重金属(如钻、钮、镍等),这些贵重金属如果不重复利用,也造成资源的浪费。目前我国还没有建立起完善的废旧锂电池的回收体系,所以从资源的回收和环境问题两方面综合考虑,锂离子电池的回收技术亟待解决。
废旧锂离子电池的回收处理过程主要包括预处理、二次处理和深度处理。由于废旧电池中仍残留部分电量,所以预处理过程包括深度放电过程、破碎、物理分选;二次处理的目的在于实现正负极活性材料与基底的完全分离,常用热处理法、有机溶剂溶解法、碱液溶解法以及电解法等来实现二者的完全分离;深度处理主要包括浸出和分离提纯2个过程,提取出有价值的金属材料。按提取工艺分类,电池的回收方法主要可分为:干法回收、湿法回收和生物回收3大类技术。
物理分选法是指将电池拆解分离,对电极活性物、集流体和电池外壳等电池组分经破碎、过筛、磁选分离、精细粉碎和分类,从而得到有价值的高含量的物质。物理分离过程包括破碎、筛分、磁选、细碎和分类。实验利用一组旋转和固定叶片的破碎机进行破碎,利用不同孔径的筛子分类破碎物料,并利用磁力分离,物理分选法的操作较简单,但是分离锂离子电池实现金属回收。
锂离子电池具有体积小、质量轻、使用寿命长、安全性能好等特点,因此被广泛应用在移动电子设备、医疗设备、新能源设备等设备中。但是,随着锂离子电池使用量的增加,锂离子电池也面临着的回收处理压力。当前,废旧锂离子电池的回收行业发展迅速,其可以减少资源的过度消耗和环境污染等问题,市场发展前景十分可观,所产生的经济效益和社会效益也极为显著。对此,加强对废旧锂离子电池回收再利用技术的研究与应用至关重要。
当废旧锂离子电池被完全放电后,需要拆解电池的正极材料、负极材料、隔膜和外壳等。电池的拆解既可以用人工操作,也可以通过机械处理来完成。通常情况下,人工拆解主要用于实验室研究,拆解的工作量相对较小;机械拆解是借助冲击破碎机来拆解与粉碎电池,可以实现大规模的工业化处理,而且机械拆解所得的正极材料更纯净,其杂质含量相对较少,更方便后续的操作处理。
当动力锂电池的电化学性能降至无法满足汽车动力需求时,一般是锂电池寿命衰减至80%以下,这样动力锂电池就要进入报废阶段。通过锂电池回收,从中获提取有价值的金属元素,再次应用于锂电池或者粉末冶金等领域。
回收有两种模式:梯次利用模式、再生利用模式。说白了,梯次利用模式就是未到退役的锂电池的处理方法,而再生利用模式是锂电池退役后的处理方法。1、梯次利用模式:通过对废旧锂电池或电芯进行拆解、检测、筛选,并重新组成健康电池包或电池系统,实现锂电池回收处理。当电池寿命介于20~80%之间,主要针对磷酸铁锂电池,它的循环寿命更长、安全性更高,更适合梯次利用模式,重组后的电池包或电池系统可用于储能、低速电动车等对电池电化学性能要求低的领域。
当锂电池性能(电池容量)往往只下降到原性能的 80%。在电池性能仍维持在 80%-20%时,退役的动力电池可以经过相关的检测评价依次用于低功率电动车、电网储能、家庭储能领域。而当电池性能下降至 20%时,可以对其进行报废处理。
『动力锂电池回收难度』1、电池残值量的测量标准难以估计一般锂电池衰减至80%以下时就已达到退役状态。此政策制定者对于动力电池残值剩余量的标准测定标准存在一定困难。2、金属价格波动影响材料回收经济性金属价格的波动会终决定动力电池回收市场的盈亏,而金属价格又是受资源供给、技术进步、下游市场综合因素所影响。3、梯次利用技术标准磷酸铁锂电池回收模式主要是梯次利用模式,梯次利用方式、安全性等因素困扰着标准制定,标准过高会造成梯次利用市场的萎缩,标准过低又不利于梯次利用市场长期发展。
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