废旧锂离子电池回收利用优秀PPT.ppt

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1、废旧锂离子电池回收利用你现在浏览的是第一页，共24页 目录目录背景知识背景知识1锂离子电池组成和结构锂离子电池组成和结构2回收利用的现状和技术回收利用的现状和技术3存在的问题和展望存在的问题和展望4你现在浏览的是第二页，共24页 背景知识背景知识第一部分3你现在浏览的是第三页，共24页一、背景（1）锂离子电池应用广泛；锂离子电池应用广泛；2009年其世界产量就达年其世界产量就达到到38亿只，其中中国亿只，其中中国2010年生产了年生产了26.8亿只。亿只。这些锂离子电池（这些锂离子电池（38亿节），其中，正极亿节），其中，正极LiCoO2 就达就达 2.8万吨；电解液约为万吨；电解液约为2.4

2、万吨万吨。废旧电池如不回收利用废旧电池如不回收利用（锂离子电池寿命约（锂离子电池寿命约3 3年）年），不仅对环境造成巨大的危害，同时也是，不仅对环境造成巨大的危害，同时也是对资源的浪费对资源的浪费（我国可开采的钴量仅为（我国可开采的钴量仅为4040万吨）万吨）。你现在浏览的是第四页，共24页一、背景（2）锂离子电池是理想的动力源。锂离子电池将更快速增长，特别是在EV，HEV中野村综研预测野村综研预测2020年年EV 155万辆万辆PHEV 140万辆万辆HEV 1100万辆万辆你现在浏览的是第五页，共24页 锂离子电池的结构和组成锂离子电池的结构和组成第二部分你现在浏览的是第六页，共24页二、

3、二、锂离子电池结构和组成锂离子电池结构和组成(1)组成：组成：是由正极、负极、电解液、隔膜、集流体、外壳等组成。组成材料不固定：组成材料不固定：正极可以为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂等；负极可以是石墨，也可能是合金材料或者是钛酸锂等。常用的电解液有六氟磷酸钾的碳酸脂类有机溶液。你现在浏览的是第七页，共24页二、锂离子电池结构和组成（二、锂离子电池结构和组成（2）（a）铝塑壳）铝塑壳LiCoO2系系053450型号电池组分百分比图型号电池组分百分比图(不含保护板不含保护板)常用的锂离子电池的主要成份的含量你现在浏览的是第八页，共24页二、锂离子电池结构和组成二、锂离子电池结构和组成（3）元

4、素元素钴钴铝铝人造石墨人造石墨铜铜锂锂电解液电解液含量含量/%2018167314常见钴酸锂手机锂离子电池中的主要成分的含量常见钴酸锂手机锂离子电池中的主要成分的含量你现在浏览的是第九页，共24页资源化回收利用的现状和技术资源化回收利用的现状和技术第三部分你现在浏览的是第十页，共24页 三、回收利用三、回收利用的的现状现状 发达国家已有一些具有一定规模的锂离子电池处理厂发达国家已有一些具有一定规模的锂离子电池处理厂:托斯寇公司（托斯寇公司（ToxcoToxco）在雀尔的分厂，就能处理不同型号、不）在雀尔的分厂，就能处理不同型号、不同化学性质锂电池，并获美国能源部同化学性质锂电池，并获美国能源部

5、 950 950 万美元的支持电动车电万美元的支持电动车电池回收利用。池回收利用。但国内的回收起步较晚，基本采用手工拆解回收重金属如但国内的回收起步较晚，基本采用手工拆解回收重金属如CoCo等，等，拆解后对环境的危害更大。拆解后对环境的危害更大。目前尚未建立目前尚未建立废旧电池废旧电池回收体系，回收体系，占据国内占据国内废旧电池废旧电池回收利用前线的都是一些地下工厂。回收利用前线的都是一些地下工厂。你现在浏览的是第十一页，共24页 三、回收利用三、回收利用的技术（的技术（1）回收过程的分类火法湿法生物法一些研究者将锂离子回收技术分类一些研究者将锂离子回收技术分类你现在浏览的是第十二页，共24页

6、 三、回收利用三、回收利用的技术（的技术（2）主要是通过高温焚烧分解去除起黏结作用的有机物，以实现锂电池组成材料间的分离，同时可使电池中的金属及其化合物氧化、还原并分解，在其以蒸气形式挥发后，用冷凝等方法将其收集。火法例子日本的索尼/住友公司研究表明，于1000以下对未拆解的废锂电池进行焚烧，可有效去除其所含的电解液及隔膜等有机物质而实现电池的破解，焚烧后的残余物质包括Fe、Cu、Al等，可以通过筛分、磁选使其相互分离。你现在浏览的是第十三页，共24页 三、回收利用三、回收利用的技术（的技术（3）湿法例子湿法是先将锂电池分类，然后用适当的溶剂进行溶解分离、萃取，获得相应的金属及金属化合物材料。

7、南俊民等人先用碱溶液浸取除铝，并用硫酸和过氧化氢混合体系溶解锂离子电池的电极材料，然后分别使用萃取剂Acorga M5640和Cyanex272萃取铜和钴，铜的回收率可达98，钴的回收率可达97，而剩余的锂可用碳酸钠将其以碳酸锂的形式沉淀出来。你现在浏览的是第十四页，共24页 三、回收利用三、回收利用的技术（的技术（4）生物法例子生物法利用具有特殊选择性的微生物菌类的代谢过程来实现对钴、锂等元素的浸出。Debaraj Mishra等人使用一种名为Acidithiobacillusferrooxidans的嗜酸菌，它能以硫元素和亚铁离子为能量源，代谢产生硫酸和高铁离子等产物，从而有助于废锂离子电

8、池中金属元素的溶解。你现在浏览的是第十五页，共24页 三、回收利用三、回收利用的技术的技术（5）采用火法对设备、能耗的要求较高。湿法工艺的除铝、除铜成本较高，并且仅仅是将电极材料中的某一种金属元素进行分离提纯变成基本化工原料，有较大的局限性。生物浸出技术虽具有成本低、污染小等优点，但是目前仍处于研究阶段。从废锂离子电池资源化方法来看从废锂离子电池资源化方法来看你现在浏览的是第十六页，共24页 三、回收利用三、回收利用的技术的技术（6）对于数码类废旧锂离子电池，电解液大多不回收，较多地采用对于数码类废旧锂离子电池，电解液大多不回收，较多地采用火法火法将其烧掉；然将其烧掉；然后回收正负极材料。后回

9、收正负极材料。对锂电池电解液处理比较具有特点的是加拿大的对锂电池电解液处理比较具有特点的是加拿大的Toxco Inc.，该公司使用，该公司使用低温球磨技低温球磨技术术将锂电池冷却到将锂电池冷却到-198.3，以降低电解液中各组分的相对活性，并于该温度下用，以降低电解液中各组分的相对活性，并于该温度下用NaOH溶液对电解液进行中和，目前该公司已获此技术申请专利。溶液对电解液进行中和，目前该公司已获此技术申请专利。美国的美国的OnTo Technology,LLC，利用，利用液态及超临界态液态及超临界态CO2对非极性物质优良的溶解对非极性物质优良的溶解性质将电解液从废弃的锂电池中分离。性质将电解液

10、从废弃的锂电池中分离。电解液回收电解液回收例子你现在浏览的是第十七页，共24页 三、回收利用三、回收利用的技术的技术（7）1）废旧电池前期处理；2）电解液的回收和处置；3）活性物质与集流体的分离；4）回收金属成分；5）电池材料的再制备。一般认为，锂离子电池回收过程应包括一般认为，锂离子电池回收过程应包括：你现在浏览的是第十八页，共24页 三、回收利用三、回收利用的技术的技术（8）Contestabile Contestabile 等人研等人研究了一个究了一个实验室规模的过程规模的过程你现在浏览的是第十九页，共24页 三、回收利用三、回收利用的技术的技术（9）定向循环技术定向循环技术（1 1）预

11、处理工序）预处理工序废旧电池通过破碎分选后，废旧电池通过破碎分选后，通过风选分离塑料、隔通过风选分离塑料、隔膜纸，磁选分离铁，重选分膜纸，磁选分离铁，重选分离出铜铝，得到粗制正极材离出铜铝，得到粗制正极材料粉末。料粉末。（2）协同萃取和单独萃取采用P2O4萃取除杂，通过控制水相pH值，可以将水相中铁、锌、铜、钙、镁等杂质萃取进入有机相，萃余液成分主要为含镍、钴、锰的混合溶液。根据需要，采用P5O7萃取分离镍钴元素，控制pH为55.5，钴元素进入有机相，锰元素留在水相，分别得到含钴溶液、含锰溶液。（3）合成工序）合成工序1 1）镍钴锰酸锂合成：将含镍、钴、）镍钴锰酸锂合成：将含镍、钴、锰的混合溶

12、液，加入适量的硫酸镍锰的混合溶液，加入适量的硫酸镍与硫酸锰，根据产品牌号调节溶液与硫酸锰，根据产品牌号调节溶液中镍、钴、锰的摩尔比；加入理论中镍、钴、锰的摩尔比；加入理论量比例的沉淀剂和适量氨水，通过量比例的沉淀剂和适量氨水，通过控制反应温度、时间和溶液控制反应温度、时间和溶液pHpH，得，得到晶型完好的前驱体沉淀物；将前到晶型完好的前驱体沉淀物；将前驱体沉淀物与碳酸锂按一定比例配驱体沉淀物与碳酸锂按一定比例配比，混合均匀后，进行分段程序升比，混合均匀后，进行分段程序升温热处理，冷却后得到煅烧的镍钴温热处理，冷却后得到煅烧的镍钴锰酸锂产品。锰酸锂产品。2 2）钴酸锂合成：往钴溶液里分别加）钴酸

13、锂合成：往钴溶液里分别加入理论量比例的沉淀剂和适量氨水，入理论量比例的沉淀剂和适量氨水，通过控制反应温度、时间和溶液通过控制反应温度、时间和溶液pHpH值，得到晶型完好的沉淀物；将沉值，得到晶型完好的沉淀物；将沉淀物与碳酸锂按一定比例配比，混淀物与碳酸锂按一定比例配比，混合均匀后，进行分段程序升温热处合均匀后，进行分段程序升温热处理，冷理，冷却后得到煅烧的钴酸锂产品。却后得到煅烧的钴酸锂产品。3 3）锰酸锂合成：往含锰溶液里分）锰酸锂合成：往含锰溶液里分别加入理论量比例的沉淀剂和适别加入理论量比例的沉淀剂和适量氨水，通过控制反应温度、时量氨水，通过控制反应温度、时间和溶液间和溶液pHpH值，得

14、到晶型完好的值，得到晶型完好的沉淀物；将沉淀物与碳酸锂按一沉淀物；将沉淀物与碳酸锂按一定比例配比，混合均匀后，进行定比例配比，混合均匀后，进行分段程序升温热处理，冷却后得分段程序升温热处理，冷却后得到煅烧的锰酸锂产品。到煅烧的锰酸锂产品。“定向循环定向循环”工艺的预处理以物工艺的预处理以物理法除去铝箔、铜箔、隔膜纸、理法除去铝箔、铜箔、隔膜纸、钢壳，采用协同萃取和单独萃取钢壳，采用协同萃取和单独萃取相结合的方式，直接将废旧锂离相结合的方式，直接将废旧锂离子电池制备成电极材料。相比于子电池制备成电极材料。相比于传统的碱溶酸浸渍，单独萃取制传统的碱溶酸浸渍，单独萃取制备化工盐的方式，不仅成本更低，

15、备化工盐的方式，不仅成本更低，而且更环保、产品附加值更高。而且更环保、产品附加值更高。你现在浏览的是第二十页，共24页废旧锂离子电池处理中存在的问题和废旧锂离子电池处理中存在的问题和展望展望第四部分你现在浏览的是第二十一页，共24页四、四、废旧锂离子电池处理中存在的问题废旧锂离子电池处理中存在的问题(1)(1)理念落后、政策扶持不够理念落后、政策扶持不够 锂离子电池不是真正的锂离子电池不是真正的“绿色电池绿色电池”；针对废旧锂离；针对废旧锂离子电池回收行业尚没出台有效的扶持政策。子电池回收行业尚没出台有效的扶持政策。(2)(2)废旧锂离子电池回收技术水平有待提高。废旧锂离子电池回收技术水平有待

16、提高。(3)(3)电池制造者、销售商和使用者的环境保护的积极性电池制造者、销售商和使用者的环境保护的积极性急需调动。急需调动。你现在浏览的是第二十二页，共24页四、展望四、展望 废旧锂离子电池资源化技术研究将朝着有效降低成本、减少二次污染、增加回收物质种类和提高回收率的方向发展。同时，以低能耗、低污染为特点的新型生物冶金方法在回收工艺中的应用也将成为今后研究的重点。实现电池材料的循环利用，形成完整的锂离子电池产业循环链，解决废旧锂离子电池处理技术应用中存在的成本高、废液废气污染、电解质回收和资源回收率不高等问题是废旧锂离子电池资源化技术研究的发展方向。你现在浏览的是第二十三页，共24页感谢大家感谢大家请对不足之处提宝贵意见！请对不足之处提宝贵意见！你现在浏览的是第二十四页，共24页