


废旧锂电池的环境污染问题是公众关心的焦点。随着新能源汽车和大型储能的普及,锂电池的使用量急剧增加,未来几年将迎来锂电池的“退役潮”。如果处理不当,废旧锂电池中的有害物质如重金属和电解液可能会对环境造成污染,同时,这些电池中也含有许多可以回收再利用的高价值材料,如钴、锂、镍和锰等。
为了减少环境污染和促进资源循环利用,中国政府已经意识到了这一问题,并采取了一系列措施来规范锂电池的回收利用。例如,工业和信息化部公示了《新能源汽车废旧动力电池综合利用行业规范条件》,旨在推动产业规范化发展。此外,还有《HJ 1186—2021废锂离子动力蓄电池处理污染控制技术规范(试行)》等标准,为废锂离子动力蓄电池处理过程的污染控制技术要求和运行环境管理要求提供了规范。
废旧电池回收被称作“城市矿山”,这是因为废旧电池中确切的含有多种有价值的金属,如镍、钴、锂等,这些金属在电池中的含量高于原生矿产资源(原生矿山可能 只一种金属),通过回收和再利用,可以减少对原生矿产资源的依赖,降低开采成本,同时减少环境污染。
“城市矿山”的概念强调了城市废弃物中所蕴含的丰富资源,这些资源可以通过回收和再利用得到开发,从而减少对传统矿产资源的开采。废旧电池的回收利用不仅有助于资源的循环利用,还能减少废弃物对环境的影响,具有重要的战略意义和环境价值
收集和分类:废旧锂电池首先需要被收集起来,并按照不同的类型和化学成分进行分类。通过与各城市电池回收箱合作、与大城市联合共建废旧电池回收站以及与零散电池回收商合作等方式,收集日常生活中产生的废旧锂电池,比如从居民手中回收废弃的手机电池、电动自行车电池等;与锂电池生产企业合作,收集电池工厂下料边角料以及生产过程中产生的不合格电池等。
放电和拆解:在回收之前,如果内部还残留电量,可能会引发短路、自燃等安全问题,因此需要进行放电处理,将电池中的剩余电量释放掉,以确保安全。然后,电池会被拆解,分离出有价值的组件和材料,如塑料外壳、金属部件和电极材料。
物理放电:先用液氮对电池进行低温冷却,然后穿孔强制放电。这种方法放电速度快,但需要特殊的设备和操作环境,成本较高。
化学放电:将电池浸泡在导电溶液中,通过电解放能的方式进行放电。这种方法成本较低,适合大规模工业化应用,是目前较为常用的放电方式。
初步拆解:通过人工或机器相结合的方式,将成组的废旧锂电池拆解开,去除电池的外包装、连接线等附属部件,得到单个的电芯。
精细拆解:进一步将电芯拆解,分离出正极、负极、隔膜、电解液等部件。在拆解过程中,需要注意避免正负极直接接触,防止发生短路。
材料回收:拆解后的材料会通过不同的技术进行回收。主要的回收技术包括物理法、火法冶金法和湿法冶金法:
物理粉碎法:通过机械破碎和筛分等物理手段回收材料,将经过预处理的电池部件进行粉碎处理,使其变成细小的颗粒,以便后续的分选和提取。粉碎过程中需要注意控制粉碎粒度,确保后续分选的效果,但这种方法可能会引入杂质,回收率相对较低。
火法冶金法:在高温下处理电池材料,通过熔炼分离有价值的金属,但这种方法能耗高,可能会产生有害排放。
湿法冶金法:使用化学溶液溶解电极材料,然后通过沉淀和过滤提取有价金属,这种方法回收率高,但工艺复杂。
梯次利用:对于一些性能下降但未完全失效的电池,可以进行梯次利用,例如用于储能系统或低速电动车等领域。
再生利用:对于无法梯次利用的废旧电池,进行再生利用,通过化学或物理方法回收其中的锂、钴、镍等有价值的金属元素,并重新用于新电池的生产。
环保处理:在回收过程中产生的废弃物和不可回收的材料需要进行环保处理,以避免对环境造成污染。
政策和监管:各国政府通常会制定相应的政策和法规来规范锂电池的回收利用过程,以确保资源的有效利用和环境保护。
市场和商业模式:锂电池回收行业的发展受到市场规模、技术进步、政策支持和商业模式创新等多方面因素的影响。随着电动汽车和储能市场的快速增长,锂电池回收行业也呈现出快速发展的趋势。
文章来源:徐工储能教程
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