鋰離子電池的正負極材料回收技術探索

來源：存能電氣  日期：2020-01-16 14:46  瀏覽量：次

鋰離子電池的正負極材料回收技術探索。鋰離子電池由于其比能量高、安全性高能和綠色環(huán)保等優(yōu)點，廣泛應用于便攜式電子設備和新能源汽車上，這必然產(chǎn)生大量的廢舊鋰離子電池。因此研究廢舊鋰離子電池中高價值金屬的回收利用技術，已經(jīng)成為人們關注的熱點問題。

鋰離子電池經(jīng)過500~1000次充放電循環(huán)之后，其活性物質就會失去活性，導致電池的容量下降而使電池報廢，鋰離子電池的廣泛使用勢必帶來大量的廢舊電池，如若對其隨意丟棄不僅會對環(huán)境造成嚴重污染，更是對資源的浪費。

鋰離子電池中含有較多的鈷、銅、鋰、鋁、鐵等金屬資源，其中鈷、銅及鋰的含量最高分別達到20%、7%胡饒3%。如果能將廢舊鋰離子電池中的經(jīng)濟價值高的金屬加以回收利用們無論從環(huán)保方面還是總院的循環(huán)利用方面來講，都具有重大的意義。

鋰離子電池正負極材料回收技術

一、正極材料的回收

首先得將正極活性物質與導電集流體鋁箔有效分離，才能實現(xiàn)正極材料的回收，目前常用的方法有：①刮片；②高溫焚燒；③有機溶劑溶解；④電解剝離。

鋰離子電池以含鋰的化合物作正極，只有鋰離子無金屬鋰。通常為錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰等材料，目前大部分的鋰離子電池正極的活性物質仍采用鈷酸鋰，因鎳鈷錳酸鋰結合了錳酸鋰和鈷酸鋰兩者材料的優(yōu)勢，吸引了眾多研究者的興趣，作為電動自行車和電動汽車的動力電池頗具潛力。

隨著這種不可再生礦產(chǎn)資源的耗竭，且正極材料占電池總成本的40%，如果將正極材料中的鈷、鎳、鋰等重金屬進行有效回收，變廢為寶，實現(xiàn)材料的循環(huán)利用，既可以緩解礦產(chǎn)資源危機又實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，同時還將帶來巨大的經(jīng)濟效益。

二、負極材料的回收

鋰離子電池負極材料的種類繁多：①金屬材料：如鋰金屬；②無機非金屬材料：主要是碳材料、硅材料及其他非金屬的復合材料；③過渡金屬氧化物：目前應用較多的是碳、石墨類和非石墨類碳材料。鈦酸鋰因具有非常優(yōu)異的循環(huán)壽命、安全性和倍率性能，也可作為負極材料在電動汽車上使用，主要的缺點是會降低電池的能量密度。

一些公司開發(fā)用錫合金作負極材料，但仍處于研究階段應用較少。導電集流體使用厚度7——15μm的電解銅箔可以回收其中的銅，對于粘附于其上的碳粉也可回收用作塑料、橡膠等的添加劑。因此首先得對廢鋰電池負極組成材料進行有效分離，最大限度地實現(xiàn)廢鋰電池資源化利用。

鋰離子電池回收所面臨的困境

1.人們對廢舊鋰電池回收的意識薄弱

2.廢舊鋰電池回收處理復雜，成本高

3.政府扶持力度不夠

廢舊鋰離子電池的資源化或無害化處置，是國際市場對我國鋰離子電池工業(yè)的客觀要求，失效電池早已被歐美等發(fā)達國家列入危險固體廢舊物。雖然鋰離子電池的循環(huán)回收已經(jīng)引起了國家相關部門的高度重視，但執(zhí)行力度不夠，加之民眾環(huán)保意識淡薄，至今尚未建立系統(tǒng)化管理模式與處理系統(tǒng)。