磷酸鐵鋰電池回收特點(diǎn)
2022-08-25 19:25:13 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:仁寶
增長(zhǎng)迅速,報(bào)廢量大
自電動(dòng)車行業(yè)發(fā)展以來(lái),中國(guó)是全球磷酸鐵鋰最大的消費(fèi)市場(chǎng)。尤其是2012—2013年以近200%的速率在增長(zhǎng),2013年中國(guó)磷酸鐵鋰的銷量約為5797t,占全球銷量的50%以上。
2014年,75%的磷酸鐵鋰正極材料銷售到中國(guó),磷酸鐵鋰電池的理論壽命為7~8年(以7年計(jì)算),可預(yù)計(jì)到2021年將有約9400t的磷酸鐵鋰報(bào)廢,如此龐大的廢棄量如若不加以處理,帶來(lái)的不僅僅是環(huán)境污染,更是能源浪費(fèi)以及經(jīng)濟(jì)損失。
危害顯著
磷酸鐵鋰電池中含有的LiPF6、有機(jī)碳酸酯、銅等化學(xué)物質(zhì)均在國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄中。LiPF6有強(qiáng)烈的腐蝕性,遇水易分解產(chǎn)生HF;有機(jī)溶劑及其分解和水解產(chǎn)物會(huì)對(duì)大氣、水、土壤造成嚴(yán)重的污染,并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害;銅等重金屬在環(huán)境中累積,最終通過(guò)生物鏈危害人類自身;磷元素一旦進(jìn)入湖泊等水體,極易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。由此可見,如若對(duì)廢棄的磷酸鐵鋰電池不加以回收利用,對(duì)環(huán)境及人類健康都是極大危害。
回收技術(shù)不成熟
現(xiàn)有的資料表明,廢舊磷酸鐵鋰電池的回收處理分為兩種:一種是回收金屬,另一種是再生磷酸鐵鋰正極材料。
(1)濕法回收鋰和鐵
此類工藝以回收鋰為主,因磷酸鐵鋰不含有貴金屬,故對(duì)鈷酸鋰的回收工藝進(jìn)行改造。首先將磷酸鐵鋰電池拆解得到正極材料,粉碎篩分得到粉料;之后將堿溶液加入到粉料中,溶解鋁及鋁的氧化物,過(guò)濾得到含鋰、鐵等的濾渣;將濾渣用硫酸與雙氧水(還原劑)的混合溶液浸出,得到浸出液;加堿沉淀氫氧化鐵,過(guò)濾得到濾液;灼燒氫氧化鐵,可得氧化鐵;最后調(diào)節(jié)浸出液的pH值(5.0~8.0),過(guò)濾浸出液得濾液,加固體碳酸鈉濃縮結(jié)晶得碳酸鋰。
(2)再生磷酸鐵鋰
單一回收某種元素使得不含有貴重金屬的磷酸鐵鋰回收產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益比較低。因此,主要是固相法再生磷酸鐵鋰處理廢舊磷酸鐵鋰電池,此工藝具有很高的回收效益,且資源的綜合利用率高。
首先將磷酸鐵鋰電池拆解得到正極材料,粉碎篩分得粉料;之后熱處理去除殘留的石墨和粘結(jié)劑,再將堿溶液加入到粉料中,溶解鋁及鋁的氧化物;過(guò)濾得含鋰、鐵等的濾渣,分析濾渣中鐵、鋰、磷的摩爾比,添加鐵源、鋰源和磷源,將鐵、鋰、磷的摩爾比調(diào)整為1∶1∶1;加入碳源,球磨后在惰性氣氛中煅燒得到新的磷酸鐵鋰正極材料。
回收利用體系不完善
國(guó)家“863”計(jì)劃、“973”計(jì)劃和“十一五”高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃均將磷酸鐵鋰電池劃分為重點(diǎn)支持領(lǐng)域,但該電池生產(chǎn)技術(shù)要求比較嚴(yán)格,導(dǎo)致電池價(jià)格較高,僅用于電動(dòng)摩托車和少量的汽車上。因此,車用動(dòng)力電池尚未出現(xiàn)大批量報(bào)廢的情況,系統(tǒng)專業(yè)的車用動(dòng)力電池回收利用體系亦尚未建立?,F(xiàn)有的回收體系存在一定的問(wèn)題,而且回收效率低下。
這種問(wèn)題主要由以下幾方面造成:
(1)可回收量少
大量的廢舊電池分散在國(guó)民手中,但是民眾沒(méi)有投放的地方,因而隨著生活垃圾一起處理,從而使得從個(gè)人中回收的報(bào)廢電池幾乎為零,絕大部分回收的是生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料或者是庫(kù)存舊料,回收到的大型動(dòng)力電池?cái)?shù)量更是少之又少。
(2)回收系統(tǒng)不健全
專門回收電池的系統(tǒng)國(guó)內(nèi)尚未建立,主要是小作坊的粗放式收集。我國(guó)是鋰離子電池的生產(chǎn)及消費(fèi)大國(guó),但由于人口眾多,使得電池人均保有量相對(duì)較少。長(zhǎng)久以來(lái)回收公司對(duì)不具有回收價(jià)值的單個(gè)鋰離子電池并未進(jìn)行回收。
(3)準(zhǔn)入門檻高
企業(yè)欲從事廢舊電池的回收與處理,必須按照《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《危險(xiǎn)廢物經(jīng)驗(yàn)許可證管理辦法》的規(guī)定申請(qǐng)危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證,但是能達(dá)到大規(guī)?;厥召Y質(zhì)的企業(yè)并不多,反而是那些規(guī)模小、技術(shù)低下的公司數(shù)量眾多,造成電池?zé)o法集中收集的難題。
(4)回收成本高
大量的磷酸鐵鋰材料應(yīng)用于動(dòng)力或儲(chǔ)能電池正極,需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通小型電池,對(duì)其進(jìn)行回收具有很高的社會(huì)價(jià)值,但回收成本較高,且磷酸鐵鋰電池中不含有貴重金屬,經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低。
(5)回收意識(shí)薄弱
長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)對(duì)于廢舊電池回收利用方面的宣傳教育很少,致使公民缺乏對(duì)于廢舊電池污染危害的深入認(rèn)識(shí),沒(méi)有形成自覺回收的意識(shí)。