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美国已将锂离子电池归类为一种包括易燃性、浸出毒性、腐蚀性、反应性等有毒有害性的电池,是各类电池中包含毒性物质多的电池。另外,废旧锂离子电池中含有大量的可循环利用的贵重金属(如钻、钮、镍等),这些贵重金属如果不重复利用,也造成资源的浪费。目前我国还没有建立起完善的废旧锂电池的回收体系,所以从资源的回收和环境问题两方面综合考虑,锂离子电池的回收技术亟待解决。
废旧锂离子电池的回收处理过程主要包括预处理、二次处理和深度处理。由于废旧电池中仍残留部分电量,所以预处理过程包括深度放电过程、破碎、物理分选;二次处理的目的在于实现正负极活性材料与基底的完全分离,常用热处理法、有机溶剂溶解法、碱液溶解法以及电解法等来实现二者的完全分离;深度处理主要包括浸出和分离提纯2个过程,提取出有价值的金属材料。按提取工艺分类,电池的回收方法主要可分为:干法回收、湿法回收和生物回收3大类技术。
锂离子电池具有体积小、质量轻、使用寿命长、安全性能好等特点,因此被广泛应用在移动电子设备、医疗设备、新能源设备等设备中。但是,随着锂离子电池使用量的增加,锂离子电池也面临着的回收处理压力。当前,废旧锂离子电池的回收行业发展迅速,其可以减少资源的过度消耗和环境污染等问题,市场发展前景十分可观,所产生的经济效益和社会效益也极为显著。对此,加强对废旧锂离子电池回收再利用技术的研究与应用至关重要。
在拆解废旧锂离子电池之前需要对其进行放电处理,这是为了防止锂离子电池的剩余电量造成安全隐患。常用的放电处理措施包括物理放电和化学放电。物理放电主要采用低温冷冻或者负载放电的方式;化学放电会将废旧锂离子电池放置在特定的盐溶液中,以实现锂离子电池的放电。浸泡盐溶液的浓度需要严格控制,好选用低浓度的盐溶液,以免废旧锂离子电池在放电过程中发生电解液的泄漏,进而污染锂离子电池的电极片。化学放电的处理方式适用范围相对较广,但是这种处理方式的操作时间相对较长。
当废旧锂离子电池被完全放电后,需要拆解电池的正极材料、负极材料、隔膜和外壳等。电池的拆解既可以用人工操作,也可以通过机械处理来完成。通常情况下,人工拆解主要用于实验室研究,拆解的工作量相对较小;机械拆解是借助冲击破碎机来拆解与粉碎电池,可以实现大规模的工业化处理,而且机械拆解所得的正极材料更纯净,其杂质含量相对较少,更方便后续的操作处理。
我们现在常用的“锂电池”实际上是“锂离子电池”,而真正的锂电池,目前只在一些特殊场合会使用。两者的区别,从原理来说还是相差比较大,锂离子电池本质上是锂离子从高浓度流向低浓度环境,从而形成电流,这种类型的电池属于浓差电池,而锂电池则是以金属锂作为负极,发生氧化还原反应之后形成电流,与一般的锌锰干电池原理相同。