1.干法回收
干法回收是指不通過溶液等媒介,直接實現材料或有價金屬的回收。其中,主要使用的方法有物理分選法和高溫熱解法。
(1)物理分選法
物理分選法是指將電池拆解分離,對電極活性物、集流體和電池外殼等電池組分經破碎、過篩、磁選分離、精細粉碎和分類,從而得到有價值的高含量的物質。Shin等提出的一種利用硫酸和過氧化氫從鋰離子電池廢液中回收Li、Co的方法中,包括物理分離含金屬顆粒和化學浸出2個過程。其中,物理分離過程包括破碎、篩分、磁選、細碎和分類。實驗利用一組旋轉和固定葉片的破碎機進行破碎,利用不同孔徑的篩子分類破碎物料,并利用磁力分離,做進一步處理,為后續化學浸出過程做準備。
Shu等在Zhang等、Lee等以及Saeki等研發的研磨技術和水浸除工藝的基礎上,開發一種利用機械化學方法從鋰硫電池廢料中回收鈷和鋰的新方法。該方法利用行星式球磨機在空氣中共同研磨鈷酸鋰(LiCoO2)與聚氯乙烯(PVC),以機械化學地方式形成Co和氯化鋰(LiCl)。隨后,將研磨產物分散在水中以萃取氯化物。研磨促進了機械化學反應。隨著研磨的進行,Co和Li的提取收率都得到提高。30min的研磨使得回收了超過90%的Co和近100%的鋰。同時,PVC樣品中約90%的氯已經轉化為無機氯化物。
物理分選法的操作較簡單,但是不易完全分離鋰離子電池,并且在篩分和磁選時,容易存在機械夾帶損失,難以實現金屬的完全分離回收。
(2)高溫熱解法
高溫熱解法是指將經過物理破碎等初步分離處理的鋰電池材料,進行高溫培燒分解,將有機粘合劑去除,從而分離鋰電池的組成材料。同時還可以使鋰電池中的金屬及其化合物氧化還原并分解,以蒸汽形式揮發,然后再用冷凝等方法收集。
高溫熱解法處理技術工藝簡單,操作方便,在高溫環境下反應速度快,效率高,能夠有效去除粘合劑;并且該方法對原料的組分要求不高,比較適合處理大量或較復雜的電池。但是該方法對設備要求較高;在處理過程中,電池的有機物分解會產生有害氣體,對環境不友好,需要增加凈化回收設備,吸收凈化有害氣體,防止產生二次污染。因此,該方法的處理成本較高。
2.濕法回收
濕法回收工藝是將廢棄電池破碎后溶解,然后利用合適的化學試劑,選擇性分離浸出溶液中的金屬元素,產出高品位的鈷金屬或碳酸鋰等,直接進行回收。濕法回收處理比較適合回收化學組成相對單一的廢舊鋰電池,其設備投資成本較低,適合中小規模廢舊鋰電池的回收。因此,該方法目前使用也比較廣泛。
(1)堿-酸浸法
由于鋰離子電池的正極材料不會溶于堿液中,而基底鋁箔會溶解于堿液中,因此該方法常用來分離鋁箔。張陽等在回收電池中的Co和Li時,預先用堿浸除鋁,然后再使用稀酸液浸泡破壞有機物與銅箔的粘附。但是堿浸法并不能完全除去PVDF,對后續的浸出存在不利影響。
鋰離子電池中的大部分正極活性物質都可溶解于酸中,因此可以將預先處理過的電極材料用酸溶液浸出,實現活性物質與集流體的分離,再結合中和反應的原理對目的金屬進行沉淀和純化,從而達到回收高純組分的目的。
標簽:各種鋰電池回收