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從環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和安全四個(gè)方面_香港鋰電池回收處理_對鋰離電池回收再利用進(jìn)行評估。

2020/3/26 17:23:06      點(diǎn)擊:760



       首先從環(huán)境角度來看,完整的環(huán)境影響包括電池運(yùn)輸、收集拆解以及運(yùn)輸?shù)榷噙^程的綜合。在供應(yīng)鏈中優(yōu)化回收技術(shù)、實(shí)現(xiàn)多模式收集和運(yùn)輸能夠有效消除鋰離子電池生產(chǎn)造成的環(huán)境負(fù)擔(dān)。在具體回收使用過程中,對環(huán)境影響最大因素來自于廢物的填埋、塑料焚燒以及電能的消耗。尤其是濕法冶金金屬重新提煉在電極材料中提煉金屬相比直接物理處理會(huì)造成更大的能量消耗。
 
  提出了計(jì)算電池回收效益的經(jīng)濟(jì)學(xué)模型:E=R-CT,其中E表示利潤、Rb表示產(chǎn)品收入而CT表示整個(gè)過程所需成本。根據(jù)這一模型,每回收1噸LMO電池、LFP電池和LCO電池能夠得到的利潤分別為431.6、196.03和28016.19美元。因此,LCO電池的回收最具價(jià)值,這是因?yàn)槠浜珻o和Li金屬的產(chǎn)物市場價(jià)格最高,而LFP電池則由于大量浸出劑的消耗和產(chǎn)品的低價(jià)而不具有太高的經(jīng)濟(jì)效益。不同的回收處理技術(shù)也會(huì)造成經(jīng)濟(jì)效益的差異,例如濕法冶金相比火法冶金回收NCM電池就憑借高價(jià)產(chǎn)品和低消耗而具有更高的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。此外,各種腐蝕性化學(xué)試劑的使用、高低溫過程以及三廢的處理都對回收過程的安全性造成了影響。
 
  廢舊鋰離子電池的回收最具決定性的指標(biāo)就是回收率,高回收率表明該技術(shù)具有可行性。作者將電池回收技術(shù)分為材料修復(fù)與再生技術(shù)和材料提取技術(shù)。很多正極材料失效是因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)被破壞,因而對正極進(jìn)行無損的晶體結(jié)構(gòu)修復(fù)是主要的材料修復(fù)手段。常見的修復(fù)方法包括熱處理以及鋰化與熱處理相結(jié)合,不僅能夠?qū)⒕w結(jié)構(gòu)修復(fù)如初還能補(bǔ)充Li+的不可逆消耗。不過,這樣的直接再生手段可能會(huì)造成材料純度不高的問題。對負(fù)極材料來說,被破壞的石墨層結(jié)構(gòu)和殘余的SEI膜給材料修復(fù)造成了困難。研究人員發(fā)現(xiàn)可以通過連續(xù)的熱解并包覆熱解碳將廢舊電池中的壞負(fù)極轉(zhuǎn)換為電化學(xué)性能更穩(wěn)定的好材料。
 
  對于材料提取來說,常見的正極提取方法是濕法冶金和浸出再生,前者常用于對正極材料中的金屬(如Co/Ni/Fe)進(jìn)行提煉且需要在約1000℃的高溫下進(jìn)行,后者則是采用強(qiáng)酸等化學(xué)物質(zhì)在低溫下對材料進(jìn)行高效回收。高溫冶煉會(huì)造成巨大的能量消耗,而低溫浸出則會(huì)產(chǎn)生大量酸性廢水污染環(huán)境。針對當(dāng)前火爆的新型高比能電池來說,其回收再利用從技術(shù)上說是不存在難度的。新型電池與傳統(tǒng)鋰離子電池最主要差異在于正負(fù)極材料、電解液等成分不同。其中金屬離子可以利用濕法冶金工藝進(jìn)行回收,受損晶體材料可以采用熱解、水熱和超聲等手段進(jìn)行修復(fù),有機(jī)電解液也可以通過超臨界萃取或蒸發(fā)濃縮的手段提取。
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