China Powder Network News With the continuous growth of consumer electronics and new energy vehicles and other markets, lithium-ion batteries are becoming more and more widely used. The growth of the market will generate a large number of waste lithium batteries. Discarding used lithium batteries will cause certain harm to the ecological environment. From the perspective of environmental protection and resource regeneration, the recycling of waste lithium-ion batteries has great practical significance and economic value. At present, there are many studies on the recycling of cathode materials for lithium-ion batteries, and a lot of progress has been made, but the recycling of anode materials for lithium-ion batteries is relatively weak. With the continuous deepening of ecological protection, energy saving and emission reduction, the recycling of negative electrode materials for lithium-ion batteries has also received increasing attention. According to the current research progress of recycling methods for anode materials of waste lithium-ion batteries, the editor has sorted out several mainstream methods for readers' reference.
1. Опоравак флотацијом
Флотација је физички процес који селективно одваја хидрофобне материјале од хидрофилних материјала коришћењем разлике у квашењу саме супстанце, или коришћењем деловања сакупљача, пена и модификатора. Материјал аноде литијум{0}}ионске батерије графит је не-поларни и хидрофобни материјал, а ЛиЦоО2 у отпадној литијум- батерији је јонски кристал јаког поларитета и добре хидрофилности. Метода флотације користи разлику у квашљивости ова два за одвајање и опоравак.
Неки истраживачи су користили Фентонов метод флотације адитива да модификују материјал електроде под оптималним параметрима Х2О2/Фе2 плус од 40/280 и течности{5}}чврстим односом од 25/100, а затим су раздвојени флотацијом, стопа опоравка од ЛиЦоО2 је достигао 98,99 процената. . Поред тога, истраживачи су проучавали и технологију флотације за млевење. Влажење ЛиЦоО2 и графита је било различито млевењем. Садржај концентрата ЛиЦоО2 и графита након флотације био је 97,13 процената и 73,56 процената, респективно, а искоришћења су била 49,32 процената и 73,56 процената, респективно. Органско везиво се може уклонити методом уз помоћ пиролизе-ултразвуком-, која повећава стопу опоравка ЛиЦоО2 са 74,62 процената на 93,89 процената. Методом флотације се остварује истовремени опоравак ЛиЦоО2 позитивне електроде и графитне негативне електроде материјала, што поједностављује процес опоравка и једноставно је, ефикасно и са ниским степеном загађења. Међутим, графит добијен овом методом садржи много нечистоћа, а чистоћу графита добијеног сепарацијом треба даље побољшати.
2. Опоравак топлотне обраде
Постоји везиво ПВДФ између бакарне фолије негативне електроде литијум-јонске батерије и активног материјала. Метода топлотне обраде је да се негативна електрода отпадне литијум јонске батерије постави у одређени опсег високе температуре да би се везиво испарило или разградило, тако да се колектор струје бакарне фолије и графитни прах активног материјала негативне електроде могу одвојити.
Метода топлотне обраде може ефикасно уклонити везиво и одвојити струјни колектор бакарне фолије и активни материјал. Међутим, овај метод има и недостатке. Органско везиво се лако разлаже и ствара штетне гасове у условима високе температуре. Ако се не предузме разуман третман, доћи ће до секундарног загађења.
3. Хидрометалуршка рециклажа
The waste anode contains lithium (30.07 mg·g-1) which is much higher than the environmental abundance, and most of them exist in the SEI film in the form of inorganic substances Li2O, LiF, Li2CO3 and organic substances ROCO2Li, CH3OLi, (ROCO2Li)2; A small part exists in the graphite voids in the form of Li elemental substance. Among them, Li2O, ROCO2Li and CH3OLi are water-soluble, while other substances are almost insoluble in water.
Принцип хидрометалургије заснива се на чињеници да се метали у отпадним литијум{0}}јонским батеријама могу растворити у киселим, алкалним растворима или другим растварачима, метали се пребацују у раствор, а графит и друге металне супстанце се раздвајају. филтрационим одвајањем или центрифугалним одвајањем. Хидрометалургија може да поврати високо{1}}квалитетни графит и висок-опоравак вредних метала. Хидрометалуршки процес има ниску радну температуру и може ефикасно да поврати литијумове соли у негативној електроди. Међутим, због присуства нерастворљивих литијумових соли као што је ЛиФ, процес троши велику количину јаке киселине (сумпорна киселина, хлороводонична киселина) и производи више токсичне флуороводоничне киселине. . Стога је ефикасно решење за хидрометалуршку рециклажу комбиновање рециклаже позитивних и негативних електрода, што може у великој мери да поједностави процес рециклаже и смањи секундарно загађење изазвано отпадном киселином. Хидрометалургија има предности ниске потрошње енергије, лаког рада, високе стопе опоравка и ниског ризика за животну средину, али такође има проблема као што су остаци електролита и везива.
4. Комбиновани опоравак хидрометалургије и пирометалургије
У чистој хидрометалургији постоје одређени проблеми, а неки истраживачи предлажу комбиновање хидрометалургије и пирометалургије.
Пирометалургија је третирање претходно обрађеног праха отпадних електрода на високој температури да би се уклониле органске материје и истовремено да се метал и његови оксиди у праху подвргну редокс реакцији да би се добила легура и шљака. То је једна од уобичајених метода за третман отпадних батерија.
The graphite negative electrode of waste lithium ion battery was recovered by a combination of wet method and fire method. The mixed powder of positive and negative electrodes was leached twice under the conditions of 5mol·L-1H2SO4 and 35 percent (w/w) H2O2 and then filtered to obtain a graphite filter cake. Sintered with NaOH powder at 500 degree to remove most of the impurities, washed with deionized water and dried to obtain regenerated graphite. The electrochemical performance tests of waste graphite, secondary leached graphite and regenerated graphite show that there are many impurities in the secondary leached graphite, but the initial capacity is greater than that of the regenerated graphite. It may be that the interlayer spacing is expanded by impurities, resulting in an increase in the space for lithium intercalation. The structure of recycled graphite was not destroyed during the recycling process and maintained an ideal lattice. The impurity content was significantly reduced after the ash test, and its capacity (377.3mAh·g-1 at 0.1C) met the requirements for reuse. However, the cycle performance (capacity retention rate after 100 cycles is 84.63 percent ) still needs to be improved compared with commercial graphite, but the capacity retention rate is improved compared with pure hydrometallurgy at the same number of cycles. However, this method has the problem of low recovery rate (the recovery rate is about 60 percent ). When the sintering temperature is lower than the decomposition temperature of graphite, 33 percent of the graphite is still lost during the fusion process. This method recovers the largest graphite in the process. Losses occur at this stage.
5. Електрохемијски опоравак
Some researchers proposed electrochemical recovery of graphite and copper foils from lithium-ion batteries, and studied the effects of various parameters (voltage, inter-electrode distance, and electrolyte concentration) on the electrolysis process. The results show that under the optimum conditions of a pole distance of 10 cm, a concentration of Na2SO4 electrolyte of 1.5 g·L-1 and a voltage of 30 V, the complete separation of copper foil and graphite can be achieved in 25 minutes of electrolysis. Li plus in the electrolyte can be further recovered by the precipitation method. However, the graphite in this method contains a small amount of binder residue, which affects its subsequent reuse value.
резиме
Тренутно је рециклажа материјала негативних електрода за литијум{0}}јонске батерије још увек у фази експерименталног истраживања, а технологија рециклирања треба да буде додатно оптимизована и побољшана. Иако постоји прелиминарни систем за рециклажу материјала негативних електрода за литијум{1}}јонске батерије, још је дуг пут до стварног комерцијалног рециклирања. Уз континуирано ширење новог тржишта енергије, рециклирање материјала негативних електрода за литијум{2}}јонске батерије је општи тренд. .
Извор референце:
1 Лиу Донгку ет ал. Напредак у регенерацији и коришћењу анодних материјала за отпадне литијум-јонске батерије. Хемијска индустрија и инжењеринг
2 Лонг Феи ет ал. Напредак у истраживању рециклаже анодних материјала за отпадне литијум{1}}јонске батерије. Часопис Другог технолошког универзитета у Шангају
3 Лонг Лифен ет ал. Напредак истраживања у технологији коришћења и третмана графитних анодних материјала за отпадне литијум{1}}јонске батерије. Наука и технологија складиштења енергије
(Уредио Цхина Повдер Нетворк / Вен Зхенг)
Напомена: Слика није за комерцијалну употребу и постоји обавештење о кршењу права да је избришете!