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新能源汽车动力电池回收再利用驱动下的经济/社会效益

www.engsynthesis.com2019-09-12

在国家产业政策和市场需求的双重刺激下,三元材料产量呈现持续增长态势。

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随着我国新能源汽车产业的发展和电动汽车系列的要求,高能量密度的三元材料得到了广泛的应用,未来三元锂离子电池的市场份额将进一步提高。

随着三元锂离子电池市场份额的快速增长,退役的三元锂离子电池也在不断增加。因此,三元锂离子电池电极材料的回收利用成为电池行业的新热点。

锂电池,特别是新能源汽车动力电池的使用寿命一般为3-5年,三元锂电池中的co、li、ni是高值金属,回收经济性好。

因此,退役动力电池的回收利用将产生可观的经济效益和社会效益。

回收三元贵金属的每一个过程都有多种处理方法,各有利弊。然而,目前有价金属的回收技术具有较高的回收率和纯度。

三元材料的价金属浸出的主要方法是酸浸和生物浸出。浸出率与设备利用率和回收成本直接相关。浸出动力学也是湿法回收的重要研究方向。

一个

从电极活性材料中浸出有价值的金属是液/固相之间的非均相反应,并且反应在相界面处发生。反应速率由液体边界膜扩散,灰层扩散,产物表面层扩散或表面化学反应控制中的一个步骤。

目前,浸出动力学研究的代表性模型具有反应核还原模型SCM表达式:1-(1-XB)1/3=Krt。当XB是固体物质的浸出率时,Kr是表面化学反应的表观速率常数,t是浸出时间。

存在未反应的收缩核模型USCM表达式:1-(1-XB)2/3] + 2(1-XB)=Krt和Avram方程表达式:-ln(1-X)=ktn。其中X是浸出材料的体积分数,k是浸出速率常数,t是浸出时间,n是反映浸出特性的参数。

上述金属浸出反应受表面化学反应控制,即浸出过程符合化学反应控制的核还原模型。

然而,SCM模型假设浸出颗粒致密且无孔,在反应后不产生灰层,并且不留下惰性物质,因此反应总是在颗粒表面上进行。

浸出金属的材料复杂,并且一些其他杂质如粘合剂和导电碳不溶于酸,因此在浸出反应中形成松散的多孔灰层。在这种情况下,SCM模型显然不适用。具有灰层扩散作为反应速率限制步骤的USCM模型应该更符合浸出过程。

在灰分扩散控制模型USCM中,假设随着浸出反应的进行,颗粒的大小也发生变化,并且在实际浸出过程中颗粒尺寸相对固定,因此USCM模型无法合理地描述浸出过程。

从经济角度来看,退役三元电池退役后回收Li,Ni,Co,Mn等金属的价值大于回收处理成本,具有良好的回收价值。

以回收的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元退役电池为例,采用工业湿法回收有价金属的回收工艺:分解电池拆解和碱溶性酸浸共沉淀,制备前驱体合成三元电池材料,最后,三元材料用作再生产品。

目前,回收和退役三元电池的利润仍然可观,未来三元材料系统的发展趋势更好。随着三元材料比例的扩大,有价值的金属原料价格上涨,回收技术趋于成熟,三元材料回收将具有更好的经济价值。

两个

从工业的角度来看,在湿法回收的预处理阶段,碱溶解法更容易进行大规模的阴极活性物质的收集。

在浸出有价金属的过程中,硫酸浸出法操作简单,浸出时间短,成本低,适合工业化生产。

此外,在有价值金属的分离和提取中,在再合成阶段,通过成熟沉淀法获得三元前体,并且通过固相法进一步合成三元材料,并且每个的提取和分离步骤减少元素以实现有价值金属的有效回收。

湿法回收全过程的核心是有价值金属的浸出和化学净化过程。如何将固体形式的有价值金属转移到溶液中以获得更高的浸出效率,从而保持随后的有价值金属的高回收率。同时,减少了其他杂质的引入,并获得了高纯度的产物。

随着锂电池技术的快速发展和三元系统电池废物量的增加,为了获得更优质的回收产品并形成成熟的回收系统,还有许多方面需要回收有价值的金属。未来退役的三元电池材料。如化学净化,自动拆卸,以及改进的分类和回收技术。

作为电池材料,材料的纯度相对较高,并且退役电池的材料和再循环过程复杂,并且不可避免地会引入一些其他杂质。如何通过简单的方法去除杂质或阻碍杂质的引入,提高回收产品的纯度。回收过程的关键技术也是回收产品的重点。

在预处理阶段,由于电池的尺寸不同以及退役电池的复杂内部化学形式,很难拆卸。

目前,电池组的外壳和单个电池的外包装仍然是人工拆卸的,但是为了拆卸大量的电池,有必要考虑在此期间的短路,火灾,爆炸等。拆卸过程。问题。

另外,要注意提高拆卸效率,降低人工成本。因此,研究电池自动拆卸技术是未来退役电池材料中回收有价金属的关键。

与正极的正极金属材料相比,诸如负极,隔板和电解质的其他材料具有低回收率和低关注度。

如果直接丢弃这些材料,则会对环境造成危害,尤其是电解质中存在大量有害物质。

因此,开发有价值的金属材料回收技术,建立各种材料分类的回收方法,形成综合分类和回收技术,是环保资源回收和退役电池材料的最终要求。

(编者:HN666)

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