China Powder Network News Med den kontinuerlige veksten av forbrukerelektronikk og nye energikjøretøyer og andre markeder, blir litium-ion-batterier stadig mer brukt. Veksten i markedet vil generere et stort antall litiumbatterier med avfall. Kasting av brukte litiumbatterier vil forårsake viss skade på det økologiske miljøet. Fra miljøvernperspektivet og ressursregenerering har resirkulering av litium-ion-batterier av avfall stor praktisk betydning og økonomisk verdi. For tiden er det mange studier på resirkulering av katodematerialer for litium-ion-batterier, og det er gjort mye fremgang, men resirkulering av anodmaterialer for litium-ion-batterier er relativt svak. Med kontinuerlig fordypning av økologisk beskyttelse, energisparing og utslippsreduksjon har resirkulering av negative elektrodematerialer for litium-ion-batterier også fått økende oppmerksomhet. I følge den nåværende forskningsfremdriften av resirkuleringsmetoder for anodmaterialer av avfall litium-ion-batterier, har redaktøren sortert ut flere vanlige metoder for lesernes referanse.
1. Gjenoppretting ved flotasjon
Flotasjon er en fysisk prosess som selektivt skiller hydrofobe materialer fra hydrofile materialer ved å bruke forskjellen i fuktbarhet av selve stoffet, eller ved å bruke virkningen av samlere, skummende midler og modifikatorer. Litium-ion batterianode materiale grafitt er et ikke-polart og hydrofobisk materiale, og LiCoO2 i avfall litium-ion batteri er en ionisk krystall med sterk polaritet og god hydrofilisitet. Flotasjonsmetoden utnytter forskjellen i fuktbarhet av de to for separasjon og utvinning.
Noen forskere brukte Fenton additiv flotasjonsmetoden for å modifisere elektrodematerialet under de optimale parametrene til H2O2 / Fe2 + av 40/280 og flytende fast forhold på 25/100, og deretter skilt med flotasjon, nådde utvinningsgraden til LiCoO2 98,99%. . I tillegg studerte forskerne også slipeflotasjonsteknologien. Fuktbarheten til LiCoO2 og grafitt var forskjellig ved sliping. Konsentratkarakterene licoo2 og grafitt etter flotasjon var henholdsvis 97,13% og 73,56%, og utvinningene var henholdsvis 49,32% og 73,56%. Den organiske bindemiddelet kan fjernes ved pyrolyse-ultralydassistert metode, noe som øker utvinningsgraden til LiCoO2 fra 74,62% til 93,89%. Flotasjonsmetoden realiserer samtidig utvinning av LiCoO2 positiv elektrode og grafitt negativt elektrodemateriale, noe som forenkler gjenopprettingsprosessen, og er enkel, effektiv og lav i forurensning. Grafitten som gjenopprettes ved denne metoden inneholder imidlertid mange urenheter, og renheten til grafitten oppnådd ved separasjon må forbedres ytterligere.
2. Gjenoppretting av varmebehandling
Det er en bindemiddel PVDF mellom den negative elektrode kobberfolie av litiumionbatteri og det aktive materialet. Varmebehandlingsmetoden er å plassere den negative elektroden til avfall litiumionbatteri i et bestemt høyt temperaturområde for å volatilisere eller dekomponere bindemiddelet, slik at kobberfoliestrømsamleren og grafittpulveret til det negative elektrodeaktive materialet kan skilles.
Varmebehandlingsmetoden kan effektivt fjerne bindemiddelet og skille kobberfoliestrømsamleren og aktivt materiale. Denne metoden har imidlertid også mangler. Den organiske bindemiddelet brytes lett ned for å generere skadelige gasser under høye temperaturforhold. Hvis det ikke tas rimelig behandling, vil sekundær forurensning forekomme.
3. Hydrometallurgisk resirkulering
Avfallsanoden inneholder litium (30,07 mg·g-1) som er mye høyere enn miljøoverflod, og de fleste av dem finnes i SEI-filmen i form av uorganiske stoffer Li2O, LiF, Li2CO3 og organiske stoffer ROCO2Li, CH3OLi, (ROCO2Li)2; En liten del finnes i grafitthullene i form av Li elementær substans. Blant dem er Li2O, ROCO2Li og CH3OLi vannløselige, mens andre stoffer er nesten uoppløselige i vann.
Prinsippet om hydrometallurgi er basert på det faktum at metaller i avfall litium-ion-batterier kan oppløses i sure, alkaliske løsninger eller andre løsningsmidler, metallene overføres til løsningen, og grafitten og andre metallstoffer skilles ved filtreringsseparasjon eller sentrifugalseparasjon. Hydrometallurgi kan gjenvinne grafitt av høy kvalitet og gjenvinning av verdifulle metaller av høy avkastning. Den hydrometallurgiske prosessen har lav driftstemperatur og kan effektivt gjenopprette litiumsalter i den negative elektroden. På grunn av tilstedeværelsen av uoppløselige litiumsalter som LiF, bruker prosessen imidlertid en stor mengde sterk syre (svovelsyre, saltsyre) og produserer mer giftig hydrofluorsyre. . Derfor er en effektiv løsning for hydrometallurgisk resirkulering å kombinere resirkulering av positive og negative elektroder, noe som i stor grad kan forenkle resirkuleringsprosessen og redusere sekundær forurensning forårsaket av avfallssyre. Hydrometallurgi har fordelene med lavt energiforbruk, enkel drift, høy utvinningsgrad og lav miljørisiko, men det har også problemer som elektrolytt- og bindemiddelrester.
4. Kombinert utvinning av hydrometallurgi og pyrometallurgi
Det er visse problemer i ren hydrometallurgi, og noen forskere foreslår å kombinere hydrometallurgi og pyrometallurgi.
Pyrometallurgi er å behandle det forbehandlede avfallselektrodepulveret ved høy temperatur for å fjerne organisk materiale og samtidig få metallet og dets oksider i pulveret til å gjennomgå redoksreaksjon for å oppnå legering og slagg. Det er en av de vanligste metodene for behandling av avfallsbatterier.
Grafitt negativ elektrode av avfall litiumionbatteri ble gjenvunnet ved en kombinasjon av våt metode og brannmetode. Det blandede pulveret av positive og negative elektroder ble utvasket to ganger under forholdene på 5mol· L-1H2SO4 og 35% (w/w) H2O2 og deretter filtrert for å få en grafitt filter kake. Sintret med NaOH pulver ved 500 °C for å fjerne de fleste urenheter, vasket med deionisert vann og tørket for å oppnå regenerert grafitt. De elektrokjemiske ytelsestestene av avfallsgrafitt, sekundær utvasket grafitt og regenerert grafitt viser at det er mange urenheter i den sekundære utvaskede grafitten, men den opprinnelige kapasiteten er større enn den regenererte grafitten. Det kan være at mellomlagsavstanden utvides av urenheter, noe som resulterer i en økning i rommet for litiuminterkalering. Strukturen av resirkulert grafitt ble ikke ødelagt under resirkuleringsprosessen og opprettholdt et ideelt gitter. Urenhetsinnholdet ble betydelig redusert etter askeprøven, og kapasiteten (377,3 mAh·g-1 ved 0,1C) oppfylte kravene til gjenbruk. Syklusytelsen (kapasitetsoppbevaringsraten etter 100 sykluser er imidlertid 84,63%) må imidlertid fortsatt forbedres sammenlignet med kommersiell grafitt, men kapasitetsoppbevaringsgraden forbedres sammenlignet med ren hydrometallurgi ved samme antall sykluser. Denne metoden har imidlertid problemet med lav utvinningsgrad (utvinningsgraden er ca. 60%). Når sintringstemperaturen er lavere enn nedbrytningstemperaturen til grafitt, går 33% av grafitten fortsatt tapt under fusjonsprosessen. Denne metoden gjenoppretter det største grafittet i prosessen. Tap oppstår på dette stadiet.
5. Elektrokjemisk utvinning
Noen forskere foreslo elektrokjemisk utvinning av grafitt- og kobberfolier fra litium-ion-batterier, og studerte effekten av ulike parametere (spenning, interelektrodeavstand og elektrolyttkonsentrasjon) på elektrolyseprosessen. Resultatene viser at under de optimale forholdene i en stangavstand på 10 cm, en konsentrasjon av Na2SO4 elektrolytt på 1,5 g· L-1 og en spenning på 30 V, kan fullstendig separasjon av kobberfolie og grafitt oppnås i 25 minutter med elektrolyse. Li+ i elektrolytten kan utvinnes ytterligere ved utfellingsmetoden. Grafitten i denne metoden inneholder imidlertid en liten mengde rester av bindemiddel, noe som påvirker den etterfølgende gjenbruksverdien.
sammendrag
For tiden er resirkulering av negative elektrodematerialer for litium-ion-batterier fortsatt i eksperimentelt forskningsstadium, og resirkuleringsteknologien må optimaliseres og forbedres ytterligere. Selv om det er et foreløpig system for resirkulering av negative elektrodematerialer for litium-ion-batterier, er det fortsatt en lang vei å gå før selve kommersiell resirkulering. Med den kontinuerlige utvidelsen av det nye energimarkedet er resirkulering av negative elektrodematerialer for litium-ion-batterier den generelle trenden. .
Referansekilde:
[1] Liu Dongxu et al. Fremdrift i regenerering og utnyttelse av anodematerialer for avfalls li-ion-batterier. Kjemisk industri og ingeniørfag
Lang Fei et al. Forskning på resirkulering av anodematerialer for litium-ion-batterier av avfall. Tidsskrift for Shanghais andre teknologiske universitet
Lang levetid et al. Forskningsfremdrift i utnyttelses- og behandlingsteknologi av grafittanoder for litium-ion-batterier av avfall. Energilagringsvitenskap og teknologi
(Redigert av China Powder Network / Wen Zheng)
Merk: Bildet er ikke til kommersiell bruk, og det er et varsel om brudd for å slette det!