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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。
电瓶工作原理
用填满海绵状铅的铅板作负极,填满二氧化铅的铅板作正极,并用22~28%的稀硫酸作电解质。在充电时,电能转化为化学能,放电时化学能又转化为电能。电池在放电时,金属铅是负极,发生氧化反应,被氧化为硫酸铅;二氧化铅是正极,发生还原反应,被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时,两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后,它又恢复到放电前的状态,组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池,叫做二次电池。它的电压是2V,通常把三个铅蓄电池串联起来使用,电压是6V。汽车上用的是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。普通铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水,使电解质保持含有22~28%的稀硫酸。
废电瓶回收的意义
废电瓶回收主要是为了重新利用电瓶中的铅资源,包括板栅再熔炼和铅膏冶炼,其中铅膏冶炼是废电瓶处理的难点,铅膏约占废电瓶总重量的48~50%,其中硫酸铅占60%、二氧化铅占28%、一氧化铅占9%。铅膏冶炼工艺可以分为火法冶炼和湿法冶炼两大类,火法冶炼是目前的主流工艺,约占90%,但火法冶炼的铅回收率相对较低,仅为90~95%,同时易产生含铅粉尘污染,特别是PM2.5以下含铅粉尘;湿法冶炼被认为是下一代的清洁工艺,部分发达国家已开始工业化实验,铅回收率可达95~98%。
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