废旧三元锂离子电池正极材料资源化回收研究进展

废旧三元锂离子电池正极材料中的有价金属组分的有效回收和再利用,可以促进电化学储能和新能源汽车行业的稳定发展,实现能源循环再利用。目前三元锂离子电池正极材料的回收面临缺乏成熟的回收工艺和再利用体系不完善的关键问题。本文通过对近期相关文献的探讨,综述了废旧三元锂离子电池正极材料资源化回收与再利用的研究进展,从资源和环境两个角度论述了废旧三元锂离子电池正极材料回收的必要性。对于退役锂离子电池的预处理方式,着重介绍了放电、拆卸和分离工艺;对所获得的废旧三元正极材料,重点分析了有价金属的火法冶炼和湿法浸出等回收工艺的工作原理、研究现状和优劣势;对于三元正极材料的再生策略,着重阐述了基于浸出液直接再生正极材料的有效方法,并展望未来废旧三元锂离子电池资源化回收工艺可能存在的问题和面临的挑战。综合分析表明,合适的预处理、回收和再生策略,为废旧三元锂离子电池中有价金属的绿色、高效和低成本再利用提供重要的参考价值。

废旧磷酸铁锂正极材料的硫酸熟化-水浸工艺研究

为提高磷酸铁锂中Fe、Li和P浸出率,同时实现高效去除Cu、Al和F,开发了硫酸熟化-水浸、铁粉置换除铜、化学沉淀-萃取二段除铝工艺。结果表明,在熟化时间2.5 h、熟化温度110℃、固液比4.0/1、水浸温度60℃及水浸时间2 h的最佳条件下,硫酸熟化-水浸工艺可将浓硫酸的使用量降至理论值的0.75倍,此时铁浸出率达95%以上,氟脱除率达74.4%;铁粉置换除铜过程中,控制初始pH=1.2,铁粉加入量为理论值的1.2倍时,浸出液中残留的Cu^(2+)浓度可降至4.9 mg/L以下;采用化学沉淀-P204萃取二段除铝工艺,可将浸出液中Al^(3+)浓度降至10 mg/L以下。

面向欧盟《电池和废电池法规》动力电池碳足迹的减排路径与情景

2023年8月17日,欧盟《电池和废电池法规》(简称新《电池法》)在欧盟正式生效,并引入电池护照概念。根据该法规,从2025年2月18日起,动力电池需提供电池的碳足迹信息,以突破欧盟贸易壁垒,促进国内动力电池的出口。本文以NCM三元5系电池为研究对象,对动力电池的碳足迹进行了梳理与分析,同时按照欧盟新《电池法》的要求,分析了在不同情景模式下电池的碳足迹减排情况。结果发现:①动力电池的碳排放减排关键在于正极材料,其碳排放占电芯原材料总碳排放的58%,其中正极前驱体在正极材料碳排放中的占比高达85%,其次是能耗碳排放,占电芯总碳排放的20%;②在使用可再生能源的情况下,5系电芯产品的碳足迹排放最低可以减少2.73%,最高可减少13.69%,其次仅使用正极再生材料减排,则5系电芯产品的碳足迹排放最低可减少1.81%,最高可减少7.86%;③在正极再生材料与可再生能源结合使用的情况下,5系电芯产品的碳足迹排放最低可减少4.55%,最高可减少21.55%。

废旧锂电池高锰正极材料苹果酸浸出液再生锰酸锂正极材料

废旧锂电池因其具有极高的资源性和危害性成为研究的热点,湿法回收是目前处理废旧锂电正极材料的主要方法,而从废旧正极材料浸出液中回收有价金属元素已成为湿法回收的关键。因此,以废旧锂电池高锰正极材料苹果酸浸出液为原料,通过臭氧氧化沉淀镍、钴、锰得到最佳沉淀条件,并制备出高锰基前驱体。研究发现:在最佳沉淀条件下,镍、钴、锰的沉淀率分别为18.2%、41.5%、85.8%;臭氧沉淀渣中的镍、钴、锰含量分别为0.85%、1.63%、41.30%。可以看出,该臭氧氧化沉淀渣为高锰基前驱体,前驱体经补锂再生为LiMn_(2)O_(4)正极材料,该正极材料的首次放电比容量为95.4 m A·h/g,首次充放电效率为84%,高倍率下的放电比容量保持率为67.4%,100次循环后的放电比容量保持率为80%。