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回收利用和再制造锂离子电池以实现可持续能源储存迫在眉睫。 传统的锂电池回收方法主要基于湿法冶金工艺,该工艺涉及酸溶解和化学沉淀。然而,大量使用酸液会产生额外的废物,并使回收过程复杂化。更重要的是,在这种破坏性的再循环过程中,正极材料所具有的能量被损失掉。由于较高容量和较低成本,镍钴锰酸锂三元材料(NCM)是在锂电池中占主导地位的正极材料。到目前为止,NCM的循环再生主要基于湿法冶金工艺。
普通蓄电池的极板由铅和氧化物组成,电解液为硫酸水溶液。 其主要优点是电压稳定,价格低廉,缺点是比能低(即每公斤电池存储的电能),使用寿命短,日常维护频繁。
铅酸蓄电池产品主要有下列几种,其用途分布如下:
起动型蓄电池:主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明;
固定型蓄电池:主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源;
牵引型蓄电池:主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源;
铁路用蓄电池:主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力;
储能用蓄电池:主要用于风力、太阳能等发电用电能储存。
锂电池的结构组成
锂电池在结构上面主要有以下几个部分,它们分别是负极、正极、电解液、外壳跟隔膜、电机引线,锂电池的结构主要分卷绕式跟层叠式两种类型,液态的锂电池采用了卷绕式结构,聚合物锂电池的话是两种都有的;
负极材料,活性物质,粘合剂、基体、溶剂,负极材料占据了锂电池成本的比例比较低,主要有碳负极材料跟非碳负极材料;
正极材料,活性物质,导电剂、粘合剂、溶剂跟基体,正极材料在锂电池中的附加值加高、市场容量大,其大约占据了锂电池的成本的三层,毛利率低于百分之十五,高的话能够达到百分之七十,目前已经批量应用在锂电池的正极材料主要有锰酸锂、钴酸锂、钴镍锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂等;
电解液,外壳五金件电解液比较好的是lipf6,但是其价格昂贵,别的有liasf6,但是其有很大的毒性;LiClQ,具有强氧化性;有机溶剂有DEC,DMC,DME等。
锂电池外壳,分为钢壳(一般为方形,但是很少使用)、镀镍铁壳(一般圆柱形电池使用)、铝壳、塑料膜等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端;
隔膜,隔膜是放置在两极当中,作为隔离电极的装置,借以避免两极上的活性物质直接接触造成锂电池的内部发生短路,但是隔膜仍然需要让点点离子通过,形成通路,主要的锂电池隔膜材料单品有单层pp、单层pe、pp+陶瓷涂料、双层pp/pe、双层pp/pp跟三层pp/pe/pp等;
废电瓶火法冶炼
火法冶炼一般是将铅膏置于熔炉中,在超过1000℃条件下将铅膏熔化。如果使用焦炭或者煤作为燃料,会产生大量的二氧化碳、含铅粉尘和二氧化硫。我国典型的火法冶炼工艺如下:
(1)直接用铅膏冶炼再生铅,主要冶炼工艺流程为:破碎→分选→铅膏→脱硫转化→密闭回转短窑富氧燃烧冶炼等;
(2)硫化铅—铅膏混炼,主要工艺特点:利用原生铅冶炼设施,采用硫化铅与铅膏中二氧化硫、硫酸铅进行高温氧化反应生成二氧化硫和一氧化铅,将一氧化铅用液化气还原为粗铅。该技术能实现铅精矿与铅膏的混合熔炼,产生的烟气可制酸,省去了铅膏脱硫工序,具有工艺流程短、建设和运行成本低、氧利用率高、脱硫率高等优点。该技术适用于铅精矿与铅膏等二次物料的混合熔炼,不适用于单处理铅膏。
废旧汽车电瓶中含有的主要有害物质包括大量的重金属以及酸、碱等电解质溶液。其中重金属主要有汞、镉、铅、镍、锌等。镉、汞、铅是对环境和人体健康有较大危害的物质;锌、镍等虽然在一定浓度范围内是有益物质,但在环境中超过极限也将对人体构成危害;废酸、废碱等电解液可能污染土地,使得土地酸化或碱性化。这些废弃汽车电瓶可能引起的问题,既包括重金属对环境的污染,又包括其电解液造成的环境污染。
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