鋰離子電池中除了金屬元素會對環(huán)境造成破壞,電池中的有機(jī)電解液、鋰鹽和電池隔膜等也都會對自然環(huán)境和人類身體健康會造成嚴(yán)重的破壞。
鋰離子電池中的成分復(fù)雜,含有的元素種類較多,如果對廢棄的鋰離子電池處理不當(dāng),其造成的環(huán)境問題是非常嚴(yán)重的。
由于鋰離子電池內(nèi)部包含多種金屬,比如鈷、銅、鐵、鋁、錳等。如果不對廢舊鋰電池進(jìn)行回收,就會污染環(huán)境,嚴(yán)重的危害人體健康。
近年來,鋰離子電池大規(guī)模地應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品,電動汽車,儲能系統(tǒng)以及可再生能源發(fā)電配套設(shè)施中。隨之而來的問題是,廢舊鋰離子電池的數(shù)量越來越多。據(jù)統(tǒng)計(jì),在2020年前后,動力電池的報廢量將達(dá)到50萬噸。此外,目前我國手機(jī)的總產(chǎn)量已超過20億只,以一部手機(jī)配一塊鋰離子電池計(jì),電池的平均壽命為3年,那么3年后,我們身邊的廢舊鋰離子電池數(shù)量就可能達(dá)到數(shù)以百億塊。這還不包括筆記本電腦、照相機(jī)、充電寶等常用設(shè)備中所使用的鋰離子電池。因此,廢舊鋰離子電池的回收已成為全球面臨的問題,否則將產(chǎn)生諸多與資源浪費(fèi)和環(huán)境污染相關(guān)的風(fēng)險。
隨著新能源汽車保有量的增長,動力鋰電池的梯次利用和回收成為一個面對的問題。在動力鋰電池梯次利用和回收尚未發(fā)展成熟的情況下,運(yùn)營模式就顯得尤為重要,這關(guān)乎成本和盈利等企業(yè)切身利益。目前國內(nèi)已有企業(yè)在動力鋰電池的梯次利用和回收方面展開布局,運(yùn)營模式也各有不同。
動力電池的報廢量不僅與新能源車的產(chǎn)量密切相關(guān),還與不同車型的占比、電池技術(shù)路線的轉(zhuǎn)移趨勢及不同動力電池的使用壽命等因素有關(guān)。
鈷酸鋰回收——鈷酸鋰用途:
主要用于制造手機(jī)和筆記本電腦及其它便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池作正極材料。
鋰離子電池作正極材料:涂碳鋁箔在鋰電池應(yīng)用中的優(yōu)勢:
1、抑制電池極化,減少熱效應(yīng),提高倍率性能;
2、降低電池內(nèi)阻,并明顯降低了循環(huán)過程的動態(tài)內(nèi)阻增幅;
3、提高一致性,增加電池的循環(huán)壽命;
4、提高活性物質(zhì)與集流體的粘附力,降低極片制造成本;
5、保護(hù)集流體不被電解液腐蝕;
6、改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。
鈷酸鋰的用途:
主要用于制造手機(jī)和筆記本電腦及其它便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池作正極材料。
鈷酸鋰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):
1、名稱: 鈷酸鋰 分子式: LiCoO2 分子量: 97.882。
2、主要用途: 鋰離子電池。
3、外觀要求: 灰黑色粉末, 無結(jié)塊。
4、X射線衍射: 對照J(rèn)CDS標(biāo)準(zhǔn)( 16-427) , 無雜相存在5、包 裝: 鐵桶內(nèi)塑料袋包裝。
鈷酸鋰的生產(chǎn)方法:
鈷酸鋰的化學(xué)式為LiCoO2,可簡稱為LCO,用化學(xué)術(shù)語來說,其實(shí)就是鋰和鈷的復(fù)合氧化物,工業(yè)上一般是將鈷的氧化物(主要是Co3O4)和碳酸鋰高速分散后,采用兩段式高溫固相燒結(jié)得到:
四氧化三鈷的熔點(diǎn)為895℃,碳酸鋰熔點(diǎn)為723℃,所以工業(yè)上LCO的正式燒成溫度一般在900℃以上(實(shí)際燒成工藝溫度可高達(dá)1050℃),原料以熔融態(tài)進(jìn)行反應(yīng),生長成5~20微米的單晶材料,涉及的化學(xué)反應(yīng)如下:
原料三氧化四鈷中1/3的鈷是二價的Co2+,2/3的鈷是三價的Co3+,而在終產(chǎn)物L(fēng)CO中的鈷全部是+3價的Co3+,所以整個LCO合成反應(yīng)是耗氧的(將Co2+氧化為Co3+),通過簡單的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算可以得知,每生產(chǎn)一噸的LCO,大約需要27公斤的氧氣,同時排出225公斤的二氧化碳,反應(yīng)前后固體物料的失重約為16.5%。因此在實(shí)際生產(chǎn)中,一般使用空氣即可
鈷粉回收、鈷粉被用在石油工業(yè)的加鉛裂化上,主要用做石油脫氫硫的催化劑。如美國的汽油平均含硫量從0.03%降到0.003%,鈷催化劑發(fā)揮了很大作用。
隨著納米科技的發(fā)展,發(fā)現(xiàn)納米鈷粉對聚碳硅烷熱裂解過程具有催化作用,并可降低裂解溫度。鈷的加入促進(jìn)了熱裂解過程中β-SiC 微晶的生長。
鈷氧化物納米催化劑對N2O=N2+O2分解反應(yīng)有良好的催化作用,其中以Co2O3催化效果佳。Co-Mo納米晶和金粉具有較高的析氫催化活性,其析氫過電位低于用同種方法制備的Ni-Mo 納米晶合金復(fù)合電極
鈷粉回收,鈷粉主要用途:
廣泛用于航空、航天、電器、機(jī)械制造、化學(xué)和陶瓷工業(yè)。鈷基合金或含鈷合金鋼用作燃汽輪機(jī)的葉片、葉輪、導(dǎo)管、噴氣發(fā)動機(jī)、火發(fā)動機(jī)、的部件和化工設(shè)備中各種高負(fù)荷的耐熱部件以及原子能工業(yè)的重要金屬材料。鈷作為粉末冶金中的粘結(jié)劑能硬質(zhì)合金有一定的韌性。磁性合金是現(xiàn)代化電子和機(jī)電工業(yè)中不可缺少的材料,用來制造聲、光、電和磁等器材的各種元件。鈷也是磁性合金的重要組成部分。在化學(xué)工業(yè)中,鈷除用于高溫合金和防腐合金外,還用于有色玻璃、顏料、琺瑯及催化劑、干燥劑等。
鋰電正極材料中,LCO具有真密度和壓實(shí)密度,這使其在對電池體積有苛刻要求的電池領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢得天厚。另外,LCO也比現(xiàn)在盛行的三元材料具有更好的循環(huán)性能、低溫性能、倍率性能等。
LCO材料的優(yōu)勢和劣勢:所有鋰電正極材料中,LCO具有真密度(5.1g/cm3)和壓實(shí)密度(~4.3 g/cm3),這使其在對電池體積有苛刻要求的電池領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢得天厚。另外,LCO比現(xiàn)有的三元材料具有更好的循環(huán)性能、低溫性能、倍率性能等,至今在一些3C電池、低溫高倍率電池用正極材料方面仍然是非鈷莫屬。