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鋰電池回收 是用鋰作為負(fù)極材料各類系列電池的統(tǒng)稱,包括一次電池和金屬鋰、鋰離子二次電池。具有比較量高、儲(chǔ)存壽命長、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。用于手表、照相機(jī)、計(jì)算器、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器后備電源、心臟起搏器、報(bào)警器等。 我國有得天獨(dú)厚豐富的鋰礦資源,是發(fā)展鋰電池的 點(diǎn)。對(duì)鋰電池的研究也有30年的經(jīng)驗(yàn),取得很多成果,還有兩條引進(jìn)生產(chǎn)線,但發(fā)展不盡人意。這主要是使用鋰電池電子整機(jī)品種和數(shù)量很少,進(jìn)口整機(jī)電池隨整機(jī)進(jìn)來,使用期長,國內(nèi)市場(chǎng)難以形成,近年國際市場(chǎng)對(duì)鋰電池需求趨旺,而我國能力有限,每年產(chǎn)量100多萬只。鋰離子蓄電池是1992年才商品化。由于此電池在性、壽命、可快速充電等方面大大優(yōu)于金屬鋰蓄電池,發(fā)展非???,主要用于攝錄一體機(jī)、小型移動(dòng)電臺(tái)、便攜式計(jì)算機(jī)等。一些廠商紛紛推出不同的吸鋰材料,開發(fā)和生產(chǎn)了鋰離子蓄電池,還不能商品化,對(duì)鋰離子蓄電池研究也僅僅開始。
鋰電池的結(jié)構(gòu) 鋰電池回收在結(jié)構(gòu)上主要有五大塊:正極、負(fù)極、電解液、隔膜、外殼與電極引線。 目前較為常用的鋰電池材料有鈷酸鋰、鎳酸鋰以及錳酸鋰。用得較多的材料是鈷酸鋰,循環(huán)性能好,制造也方便,缺點(diǎn)是鈷化合物價(jià)格較貴。 鎳酸鋰的因?yàn)樾再|(zhì)不穩(wěn)定,制造困難,通常用得較多的是鈷酸鋰摻雜鎳的化合物,又稱鎳鈷酸鋰。錳酸鋰也是非常好的材料,在高溫下錳酸鋰的衰減比較快等諸多原因,目前應(yīng)用多數(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。 鋰電池的結(jié)構(gòu)主要分卷繞式和層疊式兩大類。液態(tài)鋰電池采用卷繞結(jié)構(gòu),聚合物鋰電池則兩種都有。卷繞式將正極膜片、隔膜、負(fù)極膜片依次放好,卷繞成圓柱形或扁柱形。層疊式則將正極、隔膜、負(fù)極、隔膜、正極這樣的方式多層堆疊。將所有正極焊接在一起引出,負(fù)極也焊成一起引出
本發(fā)明涉及新能源材料鋰電池資源化回收處理領(lǐng)域,尤其是一種鋰電池回收處理的方法。背景技術(shù):鋰離子電池由于工作電壓高、體積小、無記憶效應(yīng)、自放電小、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn),得到廣泛的認(rèn)可。隨著2014年我國逐漸普及新能源車,其銷量預(yù)計(jì)在2020年將達(dá)到200萬輛。一般而言,當(dāng)電池容量衰減到60~80%左右,便達(dá)到設(shè)計(jì)的使用壽命,急需進(jìn)行替換,新能源車電池的有效壽命在4~6年左右,也就是說,在未來2年內(nèi)必將迎來大規(guī)模的動(dòng)力電池報(bào)廢階段。廢棄鋰離子電池中通常含鈷5~15%、鋰2~7%、鎳0.5~2%,其回收再利用價(jià)值相對(duì)較高。另外,廢棄鋰離子電池中還含有六氟磷酸鋰等有毒物質(zhì),會(huì)對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重污染,鈷、錳、銅等重金屬通過積累作用也會(huì)由生物鏈危害人類自身,極具危害性。因此隨著鋰離子電池應(yīng)用廣泛性,對(duì)鋰離子電池進(jìn)行回收處理以減少對(duì)環(huán)境造成的污染、緩解資源匱乏等問題,具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。而如何回收率是值得研究的方向。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:為了解決上述問題,本發(fā)明提出了一種鋰電池回收處理的方法,以改善上述問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:鋰電池回收處理的方法,包括以下步驟:1)將廢舊鋰電池放電后剪切破碎并進(jìn)行分離,得到懸浮液;2)將步驟1)得到的懸浮液與無機(jī)酸、過氧化氫混合進(jìn)行浸取,得酸化浸出液;3)將步驟2)得到的酸化浸出液進(jìn)行沉積后,對(duì)其進(jìn)行過來膜處理,后得到包含li+的溶液;步驟3)中的過濾膜處理的步驟具包括:過濾預(yù)處理、超濾處理、陶瓷納濾、耐酸過濾處理;耐酸堿過濾處理的膜材料為陶瓷和/或高分子聚合物。經(jīng)超濾處理分離顆粒的分子量大于500,粒徑大于10nm;陶瓷納濾以及酸堿過濾處理對(duì)沉積后的酸化浸出液進(jìn)行分離、濃縮,旨在使所產(chǎn)水達(dá)到回收標(biāo)準(zhǔn)。步驟3)中過濾預(yù)處理包括除濁度、除懸浮物、降溫和調(diào)ph。步驟3)中沉積為草酸法化學(xué)沉積和/或電沉積。步驟2)中無機(jī)酸為鹽酸或或硝酸,不選用硫酸、磷酸是因?yàn)槎嘣嵩诤竺娌捎眉{濾處理時(shí)無法將鋰和鎳鈷錳分開。無機(jī)酸的濃度為1~8mol/l。步驟2)中過氧化氫的濃度為1~10%。優(yōu)選地,過氧化氫的濃度為2~4%。無機(jī)酸與過氧化氫的摩爾比為2.5~20:1。電沉積時(shí),沉積條件為電流密度20~55ma/cm2,ph=1.5~5.5,溫度35~60℃。步驟2)中在浸取的攪拌時(shí)間為0.5~12h,轉(zhuǎn)速為50~400r/min。本發(fā)明提供的上述回收處理方法可用于正極材料為li(ni、co、mn)o2、li2mno3、limn2o4、lifepo4等的鋰電池回收,因此懸浮物溶液的正極材料成分為li(ni、co、mn)o2、li2mno3、limn2o4、lifepo4等。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明回收處理系統(tǒng)采用先進(jìn)的綜合回收工藝將廢舊鋰電池材料從分離、濃縮、到提純,并利用化學(xué)沉淀/電沉積和耐酸堿的納濾/反滲透膜處理,將廢舊鋰電池進(jìn)行了充分的資源化回收處理。本發(fā)明的陶瓷納濾具有高抗污、高耐壓、耐油、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑等優(yōu)勢(shì),同時(shí)結(jié)合耐酸堿過濾的高耐酸/堿特種膜,具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),可避免重復(fù)調(diào)ph值。本發(fā)明的鋰電池回收處理方法的資源回收率可達(dá)99%,產(chǎn)物成分純凈;同時(shí)很大程度上降低了能耗,環(huán)保效益明顯;本發(fā)明的鋰電池回收處理方法易于控制、操作簡(jiǎn)單;經(jīng)本發(fā)明的方法所產(chǎn)的水質(zhì)可達(dá)到純水的標(biāo)準(zhǔn),有效地避免了大量水資源的浪費(fèi)。附圖說明圖1為本發(fā)明鋰電池回收處理方法的流程示意圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。因此,以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍,而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1鋰電池回收處理的方法,包括以下步驟:1)將廢舊鋰電池放電后剪切破碎并進(jìn)行分離,得到懸浮液。2)將步驟1)得到的懸浮液與1mol/l的hf、4%的h2o2混合并攪拌以進(jìn)行浸取,攪拌時(shí)間為0.5h,轉(zhuǎn)速為400r/min,得酸化浸出液;需要說明的是,實(shí)施例1-4中的加酸比例根據(jù)懸浮液中的陽離子量來確定,分子量計(jì)算確保將鎳鈷錳鋰等全部浸出,并保證有3~10%的富裕量;另外,無機(jī)酸與雙氧水的加入摩爾比為2.5:1。3)對(duì)酸化浸出液進(jìn)行依次進(jìn)行除濁度、除懸浮物、降溫和調(diào)節(jié)ph值、超濾處理、陶瓷納濾處理、耐酸堿過濾處理,得到包含li+的溶液,本實(shí)施例的回收率為92%。實(shí)施例2鋰電池回收處理的方法,包括以下步驟:1)將廢舊鋰電池放電后剪切破碎并進(jìn)行分離,得到懸浮液。2)將懸浮液與8mol/l的、2%的h2o2混合并攪拌以進(jìn)行浸取,攪拌時(shí)間為12h,轉(zhuǎn)速為50r/min,得酸化浸出液,無機(jī)酸與雙氧水的加入摩爾比為20:1。3)再對(duì)其進(jìn)行依次進(jìn)行除濁度、除懸浮物、降溫和調(diào)節(jié)ph值、超濾處理、陶瓷納濾處理、耐酸堿過濾處理,得到li+溶液,本實(shí)施例的回收率為91%。實(shí)施例3鋰電池回收處理的方法,包括以下步驟:1)將廢舊鋰電池放電后剪切破碎并進(jìn)行分離,得到懸浮液;2)將懸浮液5mol/l的鹽酸、3%的h2o2混合并攪拌以進(jìn)行浸取,攪拌時(shí)間為6h,轉(zhuǎn)速為250r/min,得酸化浸出液,無機(jī)酸與雙氧水的加入摩爾比為10:1;3)將酸化浸出液進(jìn)行電沉積,沉積條件為電流密度20ma/cm2,ph=5.5,溫度35℃;再對(duì)其進(jìn)行依次進(jìn)行除濁度、除懸浮物、降溫和調(diào)節(jié)ph值、超濾處理、陶瓷納濾處理、耐酸堿過濾處理,得到li+溶液,本實(shí)施例的回收率為99%。實(shí)施例4鋰電池回收處理的方法,包括以下步驟:1)將廢舊鋰電池放電后剪切破碎并進(jìn)行分離,得到懸浮液;2)將懸浮液與3mol/l的硝酸、2.2%的h2o2混合并攪拌以進(jìn)行浸取,攪拌時(shí)間為8h,轉(zhuǎn)速為320r/min,得酸化浸出液,酸與雙氧水的加入摩爾比為7:1;3)將酸化浸出液進(jìn)行電沉積,沉積條件為電流密度55ma/cm2,ph=1.5,溫度60℃;再對(duì)其進(jìn)行依次進(jìn)行除濁度、除懸浮物、降溫和調(diào)節(jié)ph值、超濾處理、陶瓷納濾處理、耐酸堿過濾處理,得到li+溶液,本實(shí)施例的回收率為95%。實(shí)施例1-4步驟3)中除濁度、除懸浮物、降溫和調(diào)節(jié)ph值的指標(biāo)值詳見表1:表1:本發(fā)明在預(yù)處理壓濾、陶瓷納濾處理后不需再一次進(jìn)行浸取,浸出的目的是將金屬氧化物轉(zhuǎn)化成離子,成為離子狀態(tài)后都不需要再浸取。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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