废旧锂离子电池正极材料回收研究进展

随着锂离子电池(lithium-ion batteries,LIBs)在电动汽车、3C电子产品和储能领域的大规模应用和产销量的日益剧增,其退役后带来的金属浪费和环境污染问题也日益突出。有必要大力开发绿色环保、高效低成本的废旧锂离子电池正极材料回收工艺,实现金属资源的周期性利用。回顾了废旧锂离子电池正极材料回收工艺的最新进展。概述了现有的回收工艺,详细介绍了预处理、火法冶金、湿法冶金、生物浸出和直接回收等回收工艺的研究现状。并通过对比分析现有技术存在的问题,综合讨论了各工艺的回收效率、安全性和经济价值。最后,展望了废旧锂离子电池正极材料回收再利用的前景和发展趋势,旨在为直接化、高值化、规模化的废旧锂电池回收再利用研究提供借鉴与参考。

功率超声对废旧锂离子电池资源化回收利用过程的影响研究进展

近些年,随着电动汽车行业的快速发展,电动汽车动力电池常用的锂离子电池废弃物保有量也随之激增。废旧锂离子电池的资源化回收利用不仅可以避免固废堆放导致的环境问题,还可以为新电池的制造提供原材料。功率超声被证明是强化废旧锂离子电池资源化回收利用的一种有效手段,独特的物理和化学效应是产生强化效果的主要机制。本文在介绍超声空化理论的基础上论述了超声波强化废旧锂离子电池资源化回收利用的路径,并综述了超声波辅助技术在废旧锂离子电池金属集流体表面电极材料剥离过程、电极材料资源化回收过程、电极材料修复过程中的应用与研究进展。最后,论述了超声波辅助技术在工业化应用中存在的不足,展望了超声波在废旧锂离子电池资源化回收利用中工业化应用的前景。

废旧锂离子电池有价金属资源化利用的转化过程和潜在环境影响

随着新能源电动汽车市场的高速发展,产生了大量亟待处置的废旧锂离子电池。废旧锂离子电池正极材料中的有价金属含量丰富,具有巨大的回收价值,但回收过程中也会产生潜在的二次污染,对生态环境和作业工人产生危害。本文根据废旧锂离子电池的组成和结构,深入分析了正极材料有价金属在预处理、回收和再生三个环节中的转化历程和机制,讨论了杂质元素的干扰和响应对策。重点分析了预处理过程中电解质、有机黏结剂以及集流体铝箔对正极材料分离的影响,探讨了正极材料有价金属在回收和再生过程中的反应机制,包括传统的火法、湿法回收和新兴的再生工艺,从回收效率、能/物耗、环境影响等多个角度总结了工艺的特点。最后,对废旧锂离子电池正极材料资源化利用的发展方向和前景进行了展望。本文旨在为正极材料有价金属的高效资源化利用方法提供研究思路和选择依据。

废旧锂离子电池负极石墨的回收与应用

电动汽车行业的飞速发展使得废旧锂离子电池的数量急剧增长,从资源利用和环境保护的角度而言,废旧锂离子电池的回收变得尤为重要。石墨不仅是锂离子电池中的关键材料,还被诸多国家列为战略资源。因此,如何高效且环保地回收再利用废旧锂离子电池中的石墨成为了迫切问题。本文从全生命周期的视角对废旧石墨回收与再利用研究进展进行了综述,并且从回收成本、环保性、产品附加值、是否便于工业应用的角度进行了评价。首先,概述了延长锂离子电池使用寿命的梯级利用策略和废旧石墨回收前的预处理方法。其次,将回收方法按热法回收、浸出回收、直接回收进行了分类介绍。随后,按照应用场景的不同对废旧石墨再应用方法进行了回顾。最后,对石墨回收与再利用方法所面临的困难进行了总结分析,为今后的研究提供了参考。

废旧锂离子电池湿法冶金回收工艺进展

废旧锂离子电池中含有大量的钴、镍、锂等有价金属,具有非常高的回收价值。本文综述了废旧锂离子电池的湿法冶金回收工艺,包括预处理、有价金属浸出和有价金属分离提纯等,最后对废旧锂离子电池湿法冶金回收工艺进行展望。

生物法回收废旧锂离子电池关键金属的研究进展

废旧锂离子电池中含有相当浓度的有价金属,如Co、Li、Mn和Ni。如果不妥善处理报废的锂离子电池,这些有价值的金属和有毒物质最终会进入环境,这不仅是资源的浪费,还会造成严重污染。为实现资源可持续利用,促进循环经济发展,对废旧锂离子电池进行合理管理和回收是十分重要的。目前,传统的高温冶金路线与湿法冶金工艺相结合从废旧锂离子电池中回收金属的方法已被广泛研究和采用。然而,生物冶金方法由于其环境友好性相对于其他方法更具优势。微生物技术具有成本低、大规模应用的技术可行性和不需要添加有毒化学物质从而避免产生有毒或危险副产品等优点,在回收金属方面具有广阔的前景。特别着重回顾了从废锂离子电池中浸出临界金属的生物湿法冶金技术的进展。

利用废旧锂离子电池回收的粗制硫酸锰制备二氧化锰纳米材料

以废旧锂离子电池采用湿法冶金回收工艺生产的粗制MnSO_(4)作为锰源,当MnSO_(4)和KMnO_(4)的物质的量比为1∶3,在150℃下水热反应12 h得到具有水钠锰矿型晶型、花球状结构的MnO_(2)材料。以该材料为催化剂氧化去除甲醛,在60 min时间内甲醛去除率接近100%,其催化性能与以分析纯MnSO_(4)作为锰源的材料相当;且经过100次循环测试,去除甲醛的性能稳定。

废旧锂离子电池负极石墨循环再生的研究进展

锂离子电池使用6~8年后,其容量会出现一定程度的衰减,从而产生大量废弃物。负极石墨在电池中质量分数占比为12%~21%,对其回收利用有利于保护环境和发展经济。针对废旧锂离子电池负极石墨再生为电池级石墨的方法展开综述,主要介绍了浸出煅烧组合、石墨表面涂覆、制备复合材料和杂原子掺杂的方法,并在能耗、电化学性能等方面做了简要比较。目前,在众多再循环方向中,将废旧石墨再生为电池级石墨是最合适的路径,而且能从根源上解决负极材料的再生问题。在此基础上,未来应开发更加高效环保的浸出剂,寻求多路径的低温煅烧方法,尝试其他高容量负极材料与废旧石墨复合或者石墨表面的低成本涂层,加强杂原子在石墨中掺杂机理的研究。

废旧锂离子电池正负极材料再生循环利用研究进展

随着以新能源汽车为代表的新能源产业迅速发展,大量退役动力锂离子电池随着使用寿命终结而形成新兴的“城市矿产”。因此,在“双碳”背景下,如何高效、环保、低碳地实现锂离子电池资源循环成为当前研究的难点和热点。综述了正负极材料的再生方法和再生用途,目前,正负极材料的再生方法主要包括直接再生(固相法、水热法、熔盐焙烧法)和间接再生(共沉淀法、溶胶凝胶法),并分别概述它们在工业生产应用中的优缺点;负极材料被修复再生后可应用于正负极材料、催化剂、吸附剂、石墨衍生物和石墨聚合物材料的构建,充分展现了资源的可持续循环利用。最后,分析废旧锂离子电池再生利用所面临的困难与挑战,并对废旧锂离子电池再生利用的工业实践进行展望,为实现锂离子电池资源循环提供可行的参考意见。

废旧锂离子电池关键组件回收技术研究进展

我国锂离子电池废弃量巨大,如不能对其进行妥善处理,会造成严重的环境污染和资源浪费。本文从分析废旧锂离子电池的结构入手,综述了其关键组件回收技术的研究进展,分析了各回收方法的优势和不足,重点讨论了正极材料、负极材料和电解液的回收方法。最后,展望了未来废旧锂离子电池回收行业的发展方向,并针对回收技术的大规模市场应用提出了建议。

废旧锂离子电池真空碳热还原挥发提锂

从废旧锂离子电池中优先提锂可缩短锂的回收流程,是提高锂综合回收率的重要手段,真空还原法可为实现该目标提供新思路。以经拆解后的废旧锂离子电池正、负电极为原料,提出了真空碳热还原挥发提锂的方法,在高温高真空度条件下,利用废旧锂离子电池的石墨负极为还原剂,将三元锂离子电池中的Li_(2)O转化为Li蒸气,挥发并冷凝回收。结果显示:在真空度28 Pa、1200℃保温4 h的优化条件下,锂挥发回收率可达到99.76%。本研究对于废旧锂离子电池真空提锂新技术的开发具有指导作用。

废旧锂离子电池回收过程中钙镁渣制备电池级碳酸锂研究

以废旧锂离子电池回收过程中产生的钙镁渣为原料,通过复分解浸出-净化-沉锂-碳化分解工艺制备电池级碳酸锂。结果表明,在MgSO_(4)·7H_(2)O用量为理论量的1.1倍、初始pH值1.5、反应时间2.0 h、固液比1∶6、反应温度90℃、终点pH值3.5条件下,Li浸出率为98.39%,浸出液中Li质量浓度为18.03 g/L。浸出液通过树脂除氟、碱液除杂、碳酸钠沉锂,制备出纯度为95.11%的粗制碳酸锂。粗制碳酸锂通过碳化-树脂除钙镁-热解工艺制备出质量分数为99.64%的电池级碳酸锂。该工艺锂回收率为95.08%,经济价值高,具有良好的工业应用前景。

铜冶炼酸性废水浸出废旧三元锂离子电池正极材料中Co的动力学研究

采用铜冶炼酸性废水浸出废旧三元锂离子电池正极材料,考察了浸出温度、酸性废水中初始H_(2)SO_(4)浓度、搅拌速度对Co浸出率的影响。结果表明,当浸出时间150 min、浸出温度363 K、液固比12.5、还原剂淀粉用量10 g L、酸性废水中初始H_(2)SO_(4)浓度1.5 mol L时,正极材料中Co的浸出率可达99.12%。利用未反应收缩核模型分析了还原浸出过程中Co的动力学。结果表明,Co的浸出过程受内扩散和界面化学反应混合控制,表观活化能为23.657 kJ mol,动力学方程为:1-(1-x)^(1/3)+β[1-2/3x-(1-x)^(2/3)]=4.5243C^(1.29211)V^(1.60337)[exp(RT/23657)]t。

电化学回收废旧锂离子电池正极金属的研究进展

大量锂离子电池的退役将带来环境污染和资源浪费等问题。电化学工艺具有高效、高选择性、化学试剂消耗少等优点,是从电池材料中回收金属资源领域的研究热点。本文介绍了几种回收锂离子电池正极材料的电化学工艺,包括电渗析法、水溶液电解、熔盐电解及直接锂化再生等,对这些方法的优势与不足进行了总结,并展望了应用电化学技术回收废旧锂离子电池正极材料的发展前景。

废旧锂离子电池放电方案的试验分析

以废旧手机锂离子电池为研究对象,分析不同放电方案下废旧锂离子电池的放电效果,并对最佳放电溶液中Li、Co等金属离子的含量以及滤渣成分进行表征。研究表明,当NaCl质量浓度为10%时,放电1 h放电率约54%;石墨掩埋和铜粉掩埋2.7 h最高放电率分别为35.96%和12.34%,且存在电压反弹现象,石墨粉和NaCl溶液混合可增强放电效果。最佳放电方案为,在120 r·min^(-1)搅拌的条件下,将废旧锂离子电池浸泡在10%NaCl溶液与40 g·L^(-1)80目石墨粉的混合溶液中,放电80 min,放电率为81.87%。过滤放电溶液并用ICP-OES分析滤液,结果表明,滤液含Li、Co离子,且Li、Co离子质量浓度随放电时间的延长而增加,放电80 min后,Li、Co的离子质量浓度分别为0.128、0.01 g·L^(-1),之后变化缓慢;用FT-IR表征烘干后的滤渣,其主要成分为石墨,未检测到有机物杂质;Li、Co离子质量浓度以及石墨粉成分的变化为放电溶液的重复利用并从中回收有价金属提供参考。

疏水性低共熔溶剂分离废旧锂离子电池浸出液中Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)

低共熔溶剂(DES)具有挥发性低、制备简单、易于调控等优势。本文以三辛基甲基氯化铵和麝香草酚为原料制备了一种新型的疏水性低共熔溶剂(HDES),采用该HDES萃取分离锂离子电池正极材料浸出液中的Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)。考察了HDES组成、水相Cl-浓度等条件对各金属离子萃取分离性能的影响;设计了HDES分离浸出液中Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的流程;采用紫外-可见吸收光谱和红外吸收光谱分析了HDES萃取Fe(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)的机理。结果表明:HDES的最佳组成为三辛基甲基氯化铵和麝香草酚的摩尔比为1∶1,氯离子最佳浓度为3 mol/L,酸度和温度对萃取分离性能影响较小。在最优条件下,分离因子βFe/Co和βCu/Co均大于20;经过三级错流萃取,HDES可提取模拟浸出液中99.9%以上的Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ),采用1mol/L Na_(2)SO_(4)+0.5 mol/L H_(2)SO_(4)反萃三次,Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)总反萃率大于99.9%;该HDES体系萃取金属离子的机理符合阴离子交换。

废旧锂离子电池回收工艺研究进展及其安全风险分析

随着锂离子电池(LIBs)市场的快速增长,探索回收退役LIBs的有效策略已成为迫在眉睫的问题。未来,资源化回收将受到广泛关注。资源化回收既可以解决有价金属锂、镍、钴、锰资源短缺的问题,又可抑制废旧电池堆积而引起的危害,但运输、存储以及金属富集过程中的安全性问题仍得不到保障。针对退役电池回收工艺研究进展进行综述,重点对整个回收过程,包括运输存储、预处理、金属富集等步骤进行了全过程安全风险分析。通过对退役电池回收过程中的安全风险进行全面分析和梳理,旨在为国内外企业后续的电池回收方案提供参考。

废旧锂离子电池正极材料中有价金属离子分离回收技术的研究现状

锂离子电池由于具有能量密度高的优点而被广泛应用于通讯、新能源、电动汽车等领域,但随着使用时间的增加,电池容量衰减,影响锂离子电池的使用寿命。因此,回收再利用锂离子电池以实现可持续能源存储已迫在眉睫。本文综述了回收废旧锂离子电池多元体系正极材料和磷酸铁锂正极材料分离提纯有价金属离子的技术方法,并从经济性、环保性、效率性、操作复杂性等方面对所用试剂进行比较,对比各方法的优点和不足。此外,对现阶段最新技术进行总结,并展望了废旧锂离子电池回收技术的未来发展走向。

废旧锂离子电池回收利用技术进展

近年来,锂离子电池的广泛应用导致废旧锂离子电池数量急剧增加,回收废旧锂离子电池可以缓解资源短缺和环境污染双重压力。本文从废旧锂离子电池预处理、活性物质回收及再生等方面对废旧锂离子电池回收利用现有的技术进行总结,并对废旧锂离子电池回收技术的未来发展进行展望。

锂离子电池拆解回收技术及进展

锂离子电池的广泛使用带来了越来越多的电池废弃物,如何环保、安全、低成本地处理这些废旧锂离子电池成了该领域的热点问题。本文以废旧锂离子电池的危害和资源利用价值为背景,重点介绍了废旧锂离子电池拆解回收的工艺流程,其中包括了预处理、主流回收方法、金属分离回收和再生利用等部分,以相关技术原理为基础,重点归纳了近几年湿法回收为主的废旧锂离子电池回收利用各环节工艺流程的学术成果,并对工艺过程中各个方法进行了优势与不足的分析,其次对于物理回收和火法回收等方面作了简要介绍。最后,在现有的回收现状上,对锂离子电池未来进行展望,提出建立大型预处理生产线、在相邻领域再利用回收材料、重复使用化学试剂等合理的发展方向。