China Powder Network Nieuws Met de voortdurende groei van consumentenelektronica en nieuwe energievoertuigen en andere markten, worden lithium-ionbatterijen steeds meer gebruikt. De groei van de markt zal een groot aantal afgedankte lithiumbatterijen genereren. Het weggooien van gebruikte lithiumbatterijen zal bepaalde schade toebrengen aan het ecologische milieu. Vanuit het perspectief van milieubescherming en regeneratie van hulpbronnen heeft de recycling van lithium-ionafvalbatterijen een grote praktische betekenis en economische waarde. Op dit moment zijn er veel studies over de recycling van kathodematerialen voor lithium-ionbatterijen en er is veel vooruitgang geboekt, maar de recycling van anodematerialen voor lithium-ionbatterijen is relatief zwak. Met de voortdurende verdieping van ecologische bescherming, energiebesparing en emissiereductie, heeft ook de recycling van negatieve elektrodematerialen voor lithium-ionbatterijen steeds meer aandacht gekregen. Volgens de huidige onderzoeksvoortgang van recyclingmethoden voor anodematerialen van afgedankte lithium-ionbatterijen, heeft de redacteur verschillende reguliere methoden uitgezocht voor lezersreferentie.
1. Herstel door flotatie
Flotatie is een fysisch proces dat hydrofobe materialen selectief scheidt van hydrofiele materialen door gebruik te maken van het verschil in bevochtigbaarheid van de stof zelf, of door de werking van collectoren, schuimmiddelen en modifiers te gebruiken. Lithium-ion batterij anode materiaal grafiet is een apolaire en hydrofobe materiaal, en LiCoO2 in afval lithium-ion batterij is een ionische kristal met sterke polariteit en goede hydrofilie. De flotatiemethode maakt gebruik van het verschil in bevochtigbaarheid van de twee voor scheiding en herstel.
Sommige onderzoekers gebruikten de Fenton additieve flotatiemethode om het elektrodemateriaal te modificeren onder de optimale parameters van H2O2 / Fe2 + van 40/280 en vloeistof-vaste stofverhouding van 25/100, en vervolgens gescheiden door flotatie, bereikte het herstelpercentage van LiCoO2 98,99%. . Daarnaast bestudeerden de onderzoekers ook de slijpflotatietechnologie. De bevochtigbaarheid van LiCoO2 en grafiet was anders door te malen. De concentraatkwaliteiten van LiCoO2 en grafiet na flotatie waren respectievelijk 97,13% en 73,56% en de terugvorderingen waren respectievelijk 49,32% en 73,56%. Het organische bindmiddel kan worden verwijderd door de pyrolyse-echografie-geassisteerde methode, die het herstelpercentage van LiCoO2 verhoogt van 74,62% naar 93,89%. De flotatiemethode realiseert de gelijktijdige terugwinning van LiCoO2-positieve elektrode en grafietnegatief elektrodemateriaal, wat het herstelproces vereenvoudigt en eenvoudig, efficiënt en weinig vervuiling is. Het grafiet dat met deze methode wordt teruggewonnen, bevat echter veel onzuiverheden en de zuiverheid van het grafiet dat door scheiding wordt verkregen, moet verder worden verbeterd.
2. Terugwinning van warmtebehandeling
Er zit een bindmiddel PVDF tussen de negatieve elektrode koperfolie van lithium-ion batterij en het actieve materiaal. De warmtebehandelingsmethode is om de negatieve elektrode van de lithium-ionbatterij in een bepaald hoog temperatuurbereik te plaatsen om het bindmiddel te vervluchtigen of te ontbinden, zodat de koperfoliestroomcollector en het grafietpoeder van het actieve materiaal van de negatieve elektrode kunnen worden gescheiden.
De warmtebehandelingsmethode kan het bindmiddel effectief verwijderen en de koperfoliestroomcollector en het actieve materiaal scheiden. Deze methode heeft echter ook tekortkomingen. Het organische bindmiddel wordt gemakkelijk afgebroken om schadelijke gassen te genereren onder hoge temperatuuromstandigheden. Als er geen redelijke behandeling wordt genomen, zal secundaire vervuiling optreden.
3. Hydrometallurgische recycling
De afvalanode bevat lithium (30,07 mg·g-1) dat veel hoger is dan de milieurijkdom, en de meeste daarvan bestaan in de SEI-film in de vorm van anorganische stoffen Li2O, LiF, Li2CO3 en organische stoffen ROCO2Li, CH3OLi, (ROCO2Li)2; Een klein deel bestaat in de grafietholtes in de vorm van Li elementaire substantie. Onder hen zijn Li2O, ROCO2Li en CH3OLi in water oplosbaar, terwijl andere stoffen bijna onoplosbaar zijn in water.
Het principe van hydrometallurgie is gebaseerd op het feit dat metalen in afgedankte lithium-ionbatterijen kunnen worden opgelost in zure, alkalische oplossingen of andere oplosmiddelen, de metalen worden overgebracht naar de oplossing en de grafiet en andere metaalstoffen worden gescheiden door filtratiescheiding of centrifugale scheiding. Hydrometallurgie kan hoogwaardige grafiet en hoogrenderende terugwinning van waardevolle metalen terugwinnen. Het hydrometallurgische proces heeft een lage bedrijfstemperatuur en kan lithiumzouten in de negatieve elektrode effectief terugwinnen. Vanwege de aanwezigheid van onoplosbare lithiumzouten zoals LiF verbruikt het proces echter een grote hoeveelheid sterk zuur (zwavelzuur, zoutzuur) en produceert het meer giftig fluorwaterstofzuur. . Daarom is een effectieve oplossing voor hydrometallurgische recycling het combineren van de recycling van positieve en negatieve elektroden, wat het recyclingproces aanzienlijk kan vereenvoudigen en secundaire vervuiling veroorzaakt door afvalzuur kan verminderen. Hydrometallurgie heeft de voordelen van een laag energieverbruik, eenvoudige bediening, hoge terugwinningssnelheid en een laag milieurisico, maar het heeft ook problemen zoals elektrolyt- en bindmiddelresiduen.
4. Gecombineerde terugwinning van hydrometallurgie en pyrometallurgie
Er zijn bepaalde problemen in de pure hydrometallurgie en sommige onderzoekers stellen voor om hydrometallurgie en pyrometallurgie te combineren.
Pyrometallurgie is om het voorbehandelde afvalelektrodepoeder op hoge temperatuur te behandelen om organisch materiaal te verwijderen en tegelijkertijd het metaal en zijn oxiden in het poeder redoxreacties te laten ondergaan om legering en slakken te verkrijgen. Het is een van de gebruikelijke methoden voor de verwerking van afvalbatterijen.
De grafietnegelektrode van de lithium-ionbatterij werd teruggewonnen door een combinatie van natte methode en brandmethode. Het gemengde poeder van positieve en negatieve elektroden werd tweemaal uitgeloogd onder de omstandigheden van 5mol· L-1H2SO4 en 35% (w/w) H2O2 en vervolgens gefilterd om een grafietfilterkoek te verkrijgen. Gesinterd met NaOH-poeder bij 500 °C om de meeste onzuiverheden te verwijderen, gewassen met gedeïoniseerd water en gedroogd om geregenereerd grafiet te verkrijgen. De elektrochemische prestatietests van afvalgrafiet, secundair uitgeloogd grafiet en geregenereerd grafiet tonen aan dat er veel onzuiverheden in het secundair uitgeloogde grafiet zitten, maar dat de initiële capaciteit groter is dan die van het geregenereerde grafiet. Het kan zijn dat de tussenlaagafstand wordt uitgebreid door onzuiverheden, wat resulteert in een toename van de ruimte voor lithiumintercalatie. De structuur van gerecycled grafiet werd niet vernietigd tijdens het recyclingproces en handhaafde een ideaal rooster. Het onzuiverheidsgehalte was na de astest aanzienlijk verminderd en de capaciteit (377,3 mAh·g-1 bij 0,1C) voldeed aan de vereisten voor hergebruik. De cyclusprestaties (capaciteitsretentie na 100 cycli is 84,63%) moeten echter nog worden verbeterd in vergelijking met commercieel grafiet, maar de capaciteitsretentiesnelheid is verbeterd in vergelijking met pure hydrometallurgie bij hetzelfde aantal cycli. Deze methode heeft echter het probleem van een laag herstelpercentage (het herstelpercentage is ongeveer 60%). Wanneer de sintertemperatuur lager is dan de ontledingstemperatuur van grafiet, gaat tijdens het fusieproces nog 33% van het grafiet verloren. Deze methode herstelt het grootste grafiet in het proces. Verliezen treden in dit stadium op.
5. Elektrochemische terugwinning
Sommige onderzoekers stelden elektrochemische terugwinning van grafiet en koperfolies uit lithium-ionbatterijen voor en bestudeerden de effecten van verschillende parameters (spanning, inter-elektrodeafstand en elektrolytconcentratie) op het elektrolyseproces. De resultaten tonen aan dat onder de optimale omstandigheden van een poolafstand van 10 cm, een concentratie Na2SO4 elektrolyt van 1,5 g· L-1 en een spanning van 30 V, de volledige scheiding van koperfolie en grafiet kan worden bereikt in 25 minuten elektrolyse. Li+ in de elektrolyt kan verder worden teruggewonnen door de precipitatiemethode. Het grafiet in deze methode bevat echter een kleine hoeveelheid bindmiddelresidu, wat van invloed is op de latere hergebruikwaarde.
samenvatting
Op dit moment bevindt de recycling van negatieve elektrodematerialen voor lithium-ionbatterijen zich nog in de experimentele onderzoeksfase en moet de recyclingtechnologie verder worden geoptimaliseerd en verbeterd. Hoewel er een voorlopig systeem is voor de recycling van negatieve elektrodematerialen voor lithium-ionbatterijen, is er nog een lange weg te gaan voordat de daadwerkelijke commerciële recycling plaatsvindt. Met de voortdurende uitbreiding van de nieuwe energiemarkt is de recycling van negatieve elektrodematerialen voor lithium-ionbatterijen de algemene trend. .
Referentiebron:
[1] Liu Dongxu et al. Vooruitgang in regeneratie en gebruik van anodematerialen voor afval li-ionbatterijen. Chemische industrie en techniek
[2] Long Fei et al. Onderzoeksvoortgang op het gebied van recycling van anodematerialen voor afgedankte lithium-ionbatterijen. Tijdschrift van Shanghai Second University of Technology
[3] Long Lifen et al. Onderzoeksvoortgang in het gebruik en de behandelingstechnologie van grafiet-anodematerialen voor afgedankte lithium-ionbatterijen. Wetenschap en technologie op het gebied van energieopslag
(Bewerkt door China Powder Network / Wen Zheng)
Opmerking: De foto is niet voor commercieel gebruik en er is een kennisgeving van inbreuk om deze te verwijderen!