退役动力锂离子电池循环回收技术研究进展

新能源汽车行业的迅猛发展,带动了动力锂离子电池需求量的激增,使得天然的钴、锂、镍等成为稀缺资源。为推动新能源汽车产业的持续健康发展,解决锂离子电池带来的环境污染和资源匮乏问题,实现锂离子电池的绿色循环利用迫在眉睫。本文围绕退役动力锂离子电池放电、拆解、剥离、分选、冶金等作业环节,对其循环回收过程进行了系统评述。从技术研发与工业应用多角度分析了不同作业方式对剥离、分选、冶金等效果的影响,讨论了各作业环节的研究进展和存在的主要问题,展望了退役动力锂离子电池循环回收行业未来发展方向,为退役动力锂离子电池绿色高效循环利用提供了重要依据。

退役锂离子动力电池梯次利用回收技术综述

近年来,我国新能源汽车产业经过高速发展,随着锂离子电池在汽车中的使用率迅速上升,出现了大批的废旧锂离子动力电池。废弃锂离子回收后再使用,可以显著地减小国家的战略金属资源对国外的依赖性,从而降低废弃锂离子动力电池所造成的资源损失和环境污染。针对上述问题,调研了废旧锂离子电池回收工艺关键技术发展现状,对比了各技术工艺之间的优劣,对当前退役动力电池梯次利用现状进行了简要的分析总结,并为后续锂离子电池的回收利用研究提供了参考。

废旧锂离子动力电池的性能和梯次利用的可能性研究

近年来随着电动汽车产业的发展,大量锂离子动力电池达到使用寿命,进入报废退役阶段,报废动力电池的处置成为人们关注的热点。综述了废旧锂离子动力电池的性能和梯次利用方面的技术进展,指出做好筛选分类与重新组合的工作,以确保二次利用电池组内部电池单元性能的同质性将是梯次利用的关键。

退役LiFePO4动力电池模块电热特性

为提高电动汽车退役动力电池在其全寿命周期内的利用价值,降低电池的使用成本,缓解环境污染,退役电池梯次利用具有十分重要的意义。考虑电动汽车退役磷酸铁锂(LiFePO4)电池模组应用于电网储能场景,实验研究了退役电池模块的容量,充放电性能以及温度特性,同时为了最大限度地保证退役电池模块在充放电过程中的一致性,采用主动均衡,并对有/无均衡电池模组的放电电量、电压和温度进行对比研究。结果表明,将电池模块控制在一定的荷电状态(SOC)范围内进行充放电,可以提高电池模组整体的电热性能,延长退役电池模组的寿命,有效防止电池模块过充、过放以及热失控的发生。

多组分协同优先提锂工艺

从废旧的锂离子电池中提取有价金属并进行利用,对于环保和资源循环方面具有重要的意义。针对退役动力锂离子电池正极材料(主要成分为LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2))进行多组分协同优先提锂工艺研究。在正极材料、NaHSO_(4)、C、Na_(2)SO_(4)的质量比1.0∶0.8∶0.1∶0.8,焙烧温度600℃,焙烧时间60 min,水浸液固比25 ml∶1 g,水浸温度25℃,水浸时间40 min的条件下,用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)及XRD对溶液及滤渣中的Li、Ni、Co和Mn元素含量进行分析,得到Li元素浸出率达到99.8%,Ni、Co和Mn元素的浸出率分别为3.6%、0.5%和1.5%,优先提锂效果显著。将富锂溶液进一步制备得成Li 2CO 3产品,沉锂率达到90%,产品经检测,满足电池级碳酸锂行业标准。

硫酸氢钾焙烧法回收NCM622正极材料中金属的研究

高镍三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)因具有良好的可逆容量、好的化学稳定性等优点,近年来在高能量密度的新能源汽车车用电池中获得了产业化应用。针对新能源汽车退役动力电池正极材料NCM622中的有价金属Li,Ni,Co,Mn的高效回收,提出了一种采用NCM622与硫酸氢钾(KHSO_(4))混合后焙烧,然后水浸出提取金属元素的新型工艺,并研究了焙烧过程金属元素赋存形式的演变规律及焙烧工艺条件对金属提取率的影响。研究结果表明:NCM622和KHSO_(4)的混合物在600℃焙烧0.5 h后,Li,Ni,Co,Mn元素赋存形式不再以LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)存在,而是转变为LiKSO_(4)和Ni,Co,Mn的氧化物或硫酸盐。焙烧产物中Ni,Co,Mn倾向于以低价态+2价形式存在。当NCM622与KHSO_(4)的混合质量比为1∶4.63时,经过焙烧-水浸,Li,Ni,Co,Mn元素的浸出率分别为99.93%,97.97%,98.36%,97.13%。

具有蓝牙通信功能的可视化BMS的研究与应用

为安全使用退役锂离子电池并能实时监测,实现早发现,早预警,防患于未然,针对退役动力电池的梯次利用过程中的实时监测问题,设计了一个能够实现实时监测退役电池状态的可视化电池管理系统(BMS),并通过蓝牙传输到手持数字终端(PDA)上。并在PDA上实现数据的接收和控制。该BMS,除具有常规管理的系统功能外,还可以通过硬件电路设计和软件程序编写,实现对电池的电流、电压及温度等性能检测,以及在PDA上实现充放电控制,电池类型选择,保护参数设置等功能。测试结果和实测数据的比对表明,本设计具有误差小、使用场景灵活,对电池的实时状态以及控制更加直观可靠等优势,也适用于出厂前电池状态检测,应用前景广阔。