廢舊鋰離子電池回收利用ppt課件

1、廢舊鋰離子電池資源化廢舊鋰離子電池資源化回收利用回收利用匯報人：xxx 目錄目錄背景知識背景知識1鋰離子電池組成和結構鋰離子電池組成和結構2回收利用的現(xiàn)狀和技術回收利用的現(xiàn)狀和技術3存在的問題和展望存在的問題和展望4 背景知識第一部分一、背景1）鋰離子電池應用廣泛；鋰離子電池應用廣泛；2009年其世界產(chǎn)量就年其世界產(chǎn)量就達到達到38億只，其中中億只，其中中國國2019年生產(chǎn)了年生產(chǎn)了26.8億只。億只。這些鋰離子電池這些鋰離子電池38億節(jié)），其中，正極億節(jié)），其中，正極LiCoO2 就達就達 2.8萬噸；電解液約為萬噸；電解液約為2.4萬噸。萬噸。 廢舊電池如不回收利用鋰離子電池壽命約廢舊電池

2、如不回收利用鋰離子電池壽命約3 3年），不僅對環(huán)境造成巨大的危害，同年），不僅對環(huán)境造成巨大的危害，同時也是對資源的浪費我國可開采的鈷量僅為時也是對資源的浪費我國可開采的鈷量僅為4040萬噸）。萬噸）。一、背景2）鋰離子電池是理想的動力源。鋰離子電池將更快速增長，特別是在EV，HEV中野村綜研預測野村綜研預測2020年年EV 155萬輛萬輛PHEV 140萬輛萬輛HEV 1100萬輛萬輛 鋰離子電池的結構和組成第二部分二、二、 鋰離子電池結構和組成鋰離子電池結構和組成 (1) (1)組成：是由正極、負極、電解液、隔組成：是由正極、負極、電解液、隔膜、集流體、外殼等組成膜、集流體、外殼等組成 。

3、組成材料不固定：正極可以為鈷酸鋰、組成材料不固定：正極可以為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰等；負極錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰等；負極可以是石墨，也可能是合金材料或者是可以是石墨，也可能是合金材料或者是鈦酸鋰等。常用的電解液有六氟磷酸鉀鈦酸鋰等。常用的電解液有六氟磷酸鉀的碳酸脂類有機溶液。的碳酸脂類有機溶液。二、鋰離子電池結構和組成二、鋰離子電池結構和組成2 2） （a鋁塑殼鋁塑殼LiCoO2系系053450型號電池組分百分比圖型號電池組分百分比圖 (不含保護板不含保護板)常用的鋰離子電池的主要成份的含量二、鋰離子電池結構和組成二、鋰離子電池結構和組成3 3）常見鈷酸鋰手機鋰離子電池中的主要

4、成分的含量常見鈷酸鋰手機鋰離子電池中的主要成分的含量資源化回收利用的現(xiàn)狀和技術資源化回收利用的現(xiàn)狀和技術第三部分 三、回收利用的現(xiàn)狀三、回收利用的現(xiàn)狀 發(fā)達國家已有一些具有一定規(guī)模的鋰離子電池處理廠發(fā)達國家已有一些具有一定規(guī)模的鋰離子電池處理廠: : 托斯寇公司托斯寇公司ToxcoToxco在雀爾的分廠，就能處理不同型號、在雀爾的分廠，就能處理不同型號、不同化學性質(zhì)鋰電池，并獲美國能源部不同化學性質(zhì)鋰電池，并獲美國能源部 950 950 萬美元的支持電萬美元的支持電動車電池回收利用。動車電池回收利用。 但國內(nèi)的回收起步較晚，基本采用手工拆解回但國內(nèi)的回收起步較晚，基本采用手工拆解回收重金屬如收

5、重金屬如CoCo等，拆解后對環(huán)境的危害更大。目前等，拆解后對環(huán)境的危害更大。目前尚未建立廢舊電池回收體系，占據(jù)國內(nèi)廢舊電池回尚未建立廢舊電池回收體系，占據(jù)國內(nèi)廢舊電池回收利用前線的都是一些地下工廠。收利用前線的都是一些地下工廠。 三、回收利用的技術三、回收利用的技術1 1）回收過程的分類火法濕法生物法一些研究者將鋰離子回收技術分類一些研究者將鋰離子回收技術分類 三、回收利用的技術三、回收利用的技術2 2）主要是通過高溫焚燒分解去除起黏結作用的有機物，以實現(xiàn)鋰電池組成材料間的分離，同時可使電池中的金屬及其化合物氧化、還原并分解，在其以蒸氣形式揮發(fā)后，用冷凝等方法將其收集?；鸱ɡ尤毡镜乃髂?住友

6、公司研究表明，于1000以下對未拆解的廢鋰電池進行焚燒，可有效去除其所含的電解液及隔膜等有機物質(zhì)而實現(xiàn)電池的破解，焚燒后的殘余物質(zhì)包括Fe、Cu、Al等，可以通過篩分、磁選使其相互分離。 三、回收利用的技術三、回收利用的技術3 3）濕法例子濕法是先將鋰電池分類，然后用適當?shù)娜軇┻M行溶解分離、萃取，獲得相應的金屬及金屬化合物材料。南俊民等人先用堿溶液浸取除鋁，并用硫酸和過氧化氫混合體系溶解鋰離子電池的電極材料，然后分別使用萃取劑Acorga M5640和Cyanex272萃取銅和鈷，銅的回收率可達98，鈷的回收率可達97，而剩余的鋰可用碳酸鈉將其以碳酸鋰的形式沉淀出來。 三、回收利用的技術三、回

7、收利用的技術4 4）生物法例子生物法利用具有特殊選擇性的微生物菌類的代謝過程來實現(xiàn)對鈷、鋰等元素的浸出。Debaraj Mishra等人使用一種名為Acidithiobacillusferrooxidans的嗜酸菌，它能以硫元素和亞鐵離子為能量源，代謝產(chǎn)生硫酸和高鐵離子等產(chǎn)物，從而有助于廢鋰離子電池中金屬元素的溶解。 三、回收利用的技術三、回收利用的技術 （5 5）采用火法對設備、能耗的要求較高。濕法工藝的除鋁、除銅成本較高，并且僅僅是將電極材料中的某一種金屬元素進行分離提純變成基本化工原料，有較大的局限性。生物浸出技術雖具有成本低、污染小等優(yōu)點，但是目前仍處于研究階段。從廢鋰離子電池資源化方

8、法來看從廢鋰離子電池資源化方法來看 三、回收利用的技術三、回收利用的技術6 6） 對于數(shù)碼類廢舊鋰離子電池，電解液大多不回收，較多地采用火法將其燒對于數(shù)碼類廢舊鋰離子電池，電解液大多不回收，較多地采用火法將其燒掉；然后回收正負極材料。掉；然后回收正負極材料。 對鋰電池電解液處理比較具有特點的是加拿大的對鋰電池電解液處理比較具有特點的是加拿大的Toxco Inc.Toxco Inc.，該公司使用低溫球，該公司使用低溫球磨技術將鋰電池冷卻到磨技術將鋰電池冷卻到-198.3-198.3，以降低電解液中各組分的相對活性，并于該溫，以降低電解液中各組分的相對活性，并于該溫度下用度下用NaOHNaOH溶液

9、對電解液進行中和，目前該公司已獲此技術申請專利。溶液對電解液進行中和，目前該公司已獲此技術申請專利。 美國的美國的OnTo Technology, LLCOnTo Technology, LLC，利用液態(tài)及超臨界態(tài)，利用液態(tài)及超臨界態(tài)CO2CO2對非極性物質(zhì)優(yōu)對非極性物質(zhì)優(yōu)良的溶解性質(zhì)將電解液從廢棄的鋰電池中分離。良的溶解性質(zhì)將電解液從廢棄的鋰電池中分離。 電解液回收電解液回收例子 三、回收利用的技術三、回收利用的技術 （7 7） 1廢舊電池前期處理； 2電解液的回收和處置； 3活性物質(zhì)與集流體的分離； 4回收金屬成分； 5電池材料的再制備。一般認為，鋰離子電池回收過程應包括：一般認為，鋰離子

10、電池回收過程應包括： 三、回收利用的技術三、回收利用的技術 （8 8）Contestabile Contestabile 等人研等人研究了一個實驗室究了一個實驗室規(guī)模的過程規(guī)模的過程 三、回收利用的技術三、回收利用的技術 （9 9）定向循環(huán)技術定向循環(huán)技術（1 1預處理工序預處理工序廢舊電池通過破碎分選后，廢舊電池通過破碎分選后，通過風選分離塑料、隔通過風選分離塑料、隔膜紙，磁選分離鐵，重選膜紙，磁選分離鐵，重選分離出銅鋁，得到粗制正分離出銅鋁，得到粗制正極材料粉末。極材料粉末。（2協(xié)同萃取和單獨萃取采用P2O4萃取除雜，通過控制水相pH值，可以將水相中鐵、鋅、銅、鈣、鎂等雜質(zhì)萃取進入有機相，

11、萃余液成分主要為含鎳、鈷、錳的混合溶液。根據(jù)需要，采用P5O7萃取分離鎳鈷元素，控制pH為55.5，鈷元素進入有機相，錳元素留在水相，分別得到含鈷溶液、含錳溶液。（3 3合成工序合成工序1 1鎳鈷錳酸鋰合成：將含鎳、鎳鈷錳酸鋰合成：將含鎳、鈷、錳的混合溶液，加入適量鈷、錳的混合溶液，加入適量的硫酸鎳與硫酸錳，根據(jù)產(chǎn)品的硫酸鎳與硫酸錳，根據(jù)產(chǎn)品牌號調(diào)節(jié)溶液中鎳、鈷、錳的牌號調(diào)節(jié)溶液中鎳、鈷、錳的摩爾比；加入理論量比例的沉摩爾比；加入理論量比例的沉淀劑和適量氨水，通過控制反淀劑和適量氨水，通過控制反應溫度、時間和溶液應溫度、時間和溶液pHpH，得到，得到晶型完好的前驅(qū)體沉淀物；將晶型完好的前驅(qū)體沉

12、淀物；將前驅(qū)體沉淀物與碳酸鋰按一定前驅(qū)體沉淀物與碳酸鋰按一定比例配比，混合均勻后，進行比例配比，混合均勻后，進行分段程序升溫熱處理，冷卻后分段程序升溫熱處理，冷卻后得到煅燒的鎳鈷錳酸鋰產(chǎn)品。得到煅燒的鎳鈷錳酸鋰產(chǎn)品。2 2鈷酸鋰合成：往鈷溶液里鈷酸鋰合成：往鈷溶液里分別加入理論量比例的沉淀劑分別加入理論量比例的沉淀劑和適量氨水，通過控制反應溫和適量氨水，通過控制反應溫度、時間和溶液度、時間和溶液pHpH值，得到晶型完好的沉淀物；值，得到晶型完好的沉淀物；將沉淀物與碳酸鋰按一定比例將沉淀物與碳酸鋰按一定比例配比，混合均勻后，進行分段配比，混合均勻后，進行分段程序升溫熱處理，冷程序升溫熱處理，冷卻

13、后得到煅燒的鈷酸鋰產(chǎn)品。卻后得到煅燒的鈷酸鋰產(chǎn)品。3 3錳酸鋰合成：往含錳溶錳酸鋰合成：往含錳溶液里分別加入理論量比例的液里分別加入理論量比例的沉淀劑和適量氨水，通過控沉淀劑和適量氨水，通過控制反應溫度、時間和溶液制反應溫度、時間和溶液pHpH值，得到晶型完好的沉淀物；值，得到晶型完好的沉淀物；將沉淀物與碳酸鋰按一定比將沉淀物與碳酸鋰按一定比例配比，混合均勻后，進行例配比，混合均勻后，進行分段程序升溫熱處理，冷卻分段程序升溫熱處理，冷卻后得到煅燒的錳酸鋰產(chǎn)品。后得到煅燒的錳酸鋰產(chǎn)品?！岸ㄏ蜓h(huán)工藝的預處理定向循環(huán)工藝的預處理以物理法除去鋁箔、銅箔、以物理法除去鋁箔、銅箔、隔膜紙、鋼殼，采用協(xié)同

14、萃隔膜紙、鋼殼，采用協(xié)同萃取和單獨萃取相結合的方式，取和單獨萃取相結合的方式，直接將廢舊鋰離子電池制備直接將廢舊鋰離子電池制備成電極材料。相比于傳統(tǒng)的成電極材料。相比于傳統(tǒng)的堿溶酸浸漬，單獨萃取制備堿溶酸浸漬，單獨萃取制備化工鹽的方式，不僅成本更化工鹽的方式，不僅成本更低，而且更環(huán)保、產(chǎn)品附加低，而且更環(huán)保、產(chǎn)品附加值更高。值更高。廢舊鋰離子電池處理中存在的問題廢舊鋰離子電池處理中存在的問題和展望和展望第四部分四、廢舊鋰離子電池處理中存在的問題四、廢舊鋰離子電池處理中存在的問題(1) (1) 理念落后、政策扶持不夠理念落后、政策扶持不夠 鋰離子電池不是真正的鋰離子電池不是真正的“綠色電池綠色電池”；針對；針對廢舊鋰離子電池回收行業(yè)尚沒出臺有效的扶持政策。廢舊鋰離子電池回收行業(yè)尚沒出臺有效的扶持政策。(2) (2) 廢舊鋰離子電池回收技術水平有待提高。廢舊鋰離子電池回收技術水平有待提高。(3) (3) 電池制造者、銷售商和使用者的環(huán)境保護的積極電池制造者、銷售商和使用者的環(huán)境保護的積極性急需調(diào)動。性急需調(diào)動。四、展