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中天和自动化:详解废旧锂离子动力电池的回收技术,涨知识(二)

文章来源: 深圳市中天和自动化设备贵州福彩网 人气:1131发表时间:2017-12-13 14:24:48

中天和自动化:详解废旧锂离子动力电池的回收技术,涨知识(二)

目前,锂离子动力电池的回收和再利用问题已经成为全行业关注的焦点。 2017 1 月国务院发布《生产者责任延伸制度推行方案》,提出在新能源汽车领域建立电动汽车动力电池回收利用体系的要求,确保废旧电池规范回收利用和安全处置。2017 2 月工信部、商务部和科技部联合发布《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》,开展新能源动力电池回收利用示范工作,重点围绕京津冀、长三角、珠三角等新能源汽车发展集聚区域,建立试点示范 [2]

图 2  极芯的结构和组成

  国内废旧锂离子动力电池回收在法律、渠道、成本等诸多方面存在问题, 阻碍了回收市场的快速发展。动力电池企业电池回收业务尚处于规划与试验阶段,电池厂商在动力电池回收方面的进展缓慢。随着我国电动汽车数量的不断增多,废旧锂离子动力电池的数量也在持续增长,这意味着有必要建立合适的废旧锂离子动力电池处理方案。因此,开展对废旧锂离子动力电池的回收研究对中国实现循环经济和可持续发展具有深远意义。

  1. 锂离子动力电池的结构

  目前电动汽车所采用的锂离子动力电池主要由电池包构成,电池包由电池模块、外壳和电池管理系统组成。电池模块由极芯、外壳和紧固件等构成。其中,极芯中含有大量的有价金属,因此我们主要针对极芯进行回收。极芯的结构主要有软包结构和金属壳硬包结构,一般包括外壳、正极、负极、隔膜、正极耳、负极耳和绝缘片[3]。以常见的软包极芯为例,其结构如图 2 所示。

  图 2 极芯的结构和组成

  (1.正极; 2.负极; 3.隔膜; 4。负极耳;5.正极耳; 6.绝缘片; 7。外壳)

  正极一般以铝箔作为基底,两侧均匀涂覆正极材料,正极材料包括一定配比的正极活性物质(如钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料等)、导电添加剂(如乙炔黑、石墨等)以及粘结剂(聚偏氟乙烯(PVDF)为主)。以三元材料电池为例,其正极含有大量的有价金属,其中钴占 5~20%,镍占 5~12%,锰占 7~10%,锂占 2~5% [4]。

  负极一般以铜箔作为基底,两侧均匀涂覆负极电极材料,负极材料包括一定配比的负极活性物质(石墨、硅碳等)和粘结剂(丁苯橡胶(SBR)、丙烯酸树酯(PAA)、 羧甲基纤维素钠(CMC-Na))。正、负极活性物质分别与粘结剂相互混合均匀,涂覆在正负极基底上,再经过干燥,碾压后制成正负极材料。

  隔膜有 PP 膜和 PE 膜,分为单层和多层结构,以三层 PP/PE/PP 膜为主。 电解液采用含锂化合物作为溶质与有机溶剂混合而成,溶质以六氟磷酸锂(LiPF6)为主; 有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)等几种溶剂的混合液。根据正极材料的不同 [5],可以将锂离子动力电池分为钴酸锂动力电池、磷酸铁锂动力电池、锰酸锂动力电池和三元材料动力电池等。

  废旧锂离子动力电池所含污染物种类多,毒性大[3]。含有重金属化合物、六氟磷酸锂(LiPF6)、苯类、酯类化合物,难以被微生物降解。电池的电极材料一旦进入环境中,电池中的重金属离子、有机物、碳粉尘、氟化物等将可能造成严重的环境污染。其中,正材料会造成重金属污染,污染水体和土壤;负极材料会引发粉尘污染; 电解液会引发氟污染以及有机物污染;隔膜材料会造成白色污染。而且,铜、镍、钴、锰、锂等有价金属的流失还会造成资源的浪费。

  综上所述, 对废旧锂离子动力电池加以回收利用,不仅能推动中国循环经济的发展,同时对于中国的生态文明建设具有显著的意义。

 

 

此文关键词:旧锂离子动力电池,离子动力电池,钴酸锂动力电池

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