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三元材料电池的后生命周期管理

来源: | 作者:admin | 分类:新闻 | 时间:2016-06-30 | 浏览:2577
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(文/凭栏眺)随着三元材料电池市场的逐渐火爆,越来越多的三元材料涌入到市场中,当这些三元材料电池达到寿命终结,如何处理这些对环境造成潜在风险的电池就成了一个重要的问题。

  三元材料中对环境具有潜在危害的元素主要有镍、钴、锰三种,其中以镍和钴的环境风险最高,相比于LiFePO4材料,三元材料具有更大的环境风险,因此必须做好三元材料电池的回收处理工作。

  我国的镍矿和钴矿主要为贫矿,例如四川攀枝花的红土镍矿等,其镍的含量普遍低于1%,而我国的钴矿多数为伴生矿,品位低,多数作为矿山的副产品回收,因此从废旧的三元材料电池中提取镍、钴元素不仅具有环保性,更加具有经济性。

  在常规的三元材料回收处理方法中,主要是对经济价值相对较高的镍和钴做回收,而锰元素由于市场价格较低,化境风险较小,一般作为杂质金属除去,导致整个回收过程流程长,环节多,成本高等缺点。

  除了将材料中镍、钴、锰单独回收,还有另外一种思路:将废弃的三元材料,经过适当的处理,直接制成三元正极材料,用于电池生产。

  这种方法的主要思路是,首先将三元材料进行浸出处理,将材料中的金属元素溶解于溶液当中。浸

  出工艺既可以采用盐酸,也可以采用硫酸,通过相应的湿法冶金的工艺进行处理,获得浸出液,并在溶液中加入铁粉,出去溶液中的铜元素,并为后续的除铁工艺做准备,经过净化处理的溶液,通过加入相应的NiCl2、CoCl2、MnCl2,或者硫酸盐,调整溶液中的Ni、Co、Mn元素的摩尔比为相应比例,并调整溶液的浓度,并向溶液中Na2CO3和氨水,在一定的温度下,发生共沉淀反应,生成镍钴锰的碳酸盐沉淀物,过滤后的沉淀需要用去离子水清洗,直到其中的Cl离子全部被除去,然后将沉淀在80℃下进行烘干。烘干后的前驱体,与锂盐进行混合,在一定的温度下进行焙烧处理,获得全新的三元材料。

  该工艺的关键为净化除杂过程,锂离子电池在使用过程中难免会遇到过充过放等恶劣的使用环境,当锂离子电池发生过放的时候,由于负极的电势过高,会造成铜箔的溶解,进入到电解液中,并在正极析出,成为污染源。

  民用的锂离子电池中,大量使用钢壳,在使用过程中,铁元素会发生溶出,并进入到电极中,成为正极中的污染元素。在废弃三元材料的回收过程中需要将这些污染元素进行处理,以防止其影响最终产品的性能。

  三元材料的寿命要短于LiFePO4材料,对环境的潜在风险也更高,因此做好三元材料电池的后生命周期管理工作,对可持续发展,环境保护具有十分重要的意义。同时回收三元材料也具有十分优异的经济效益,因此随着市场上的三元材料电池逐渐增多,三元材料的回收处理将是一项十分具有前途的工作。

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