磷酸鐵鋰電池回收特點
2022-08-25 19:25:13 來源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:仁寶
增長迅速,報廢量大
自電動車行業(yè)發(fā)展以來,中國是全球磷酸鐵鋰最大的消費市場。尤其是2012—2013年以近200%的速率在增長,2013年中國磷酸鐵鋰的銷量約為5797t,占全球銷量的50%以上。
2014年,75%的磷酸鐵鋰正極材料銷售到中國,磷酸鐵鋰電池的理論壽命為7~8年(以7年計算),可預計到2021年將有約9400t的磷酸鐵鋰報廢,如此龐大的廢棄量如若不加以處理,帶來的不僅僅是環(huán)境污染,更是能源浪費以及經濟損失。
危害顯著
磷酸鐵鋰電池中含有的LiPF6、有機碳酸酯、銅等化學物質均在國家危險廢物名錄中。LiPF6有強烈的腐蝕性,遇水易分解產生HF;有機溶劑及其分解和水解產物會對大氣、水、土壤造成嚴重的污染,并對生態(tài)系統(tǒng)產生危害;銅等重金屬在環(huán)境中累積,最終通過生物鏈危害人類自身;磷元素一旦進入湖泊等水體,極易造成水體富營養(yǎng)化。由此可見,如若對廢棄的磷酸鐵鋰電池不加以回收利用,對環(huán)境及人類健康都是極大危害。
回收技術不成熟
現(xiàn)有的資料表明,廢舊磷酸鐵鋰電池的回收處理分為兩種:一種是回收金屬,另一種是再生磷酸鐵鋰正極材料。
(1)濕法回收鋰和鐵
此類工藝以回收鋰為主,因磷酸鐵鋰不含有貴金屬,故對鈷酸鋰的回收工藝進行改造。首先將磷酸鐵鋰電池拆解得到正極材料,粉碎篩分得到粉料;之后將堿溶液加入到粉料中,溶解鋁及鋁的氧化物,過濾得到含鋰、鐵等的濾渣;將濾渣用硫酸與雙氧水(還原劑)的混合溶液浸出,得到浸出液;加堿沉淀氫氧化鐵,過濾得到濾液;灼燒氫氧化鐵,可得氧化鐵;最后調節(jié)浸出液的pH值(5.0~8.0),過濾浸出液得濾液,加固體碳酸鈉濃縮結晶得碳酸鋰。
(2)再生磷酸鐵鋰
單一回收某種元素使得不含有貴重金屬的磷酸鐵鋰回收產生的經濟效益比較低。因此,主要是固相法再生磷酸鐵鋰處理廢舊磷酸鐵鋰電池,此工藝具有很高的回收效益,且資源的綜合利用率高。
首先將磷酸鐵鋰電池拆解得到正極材料,粉碎篩分得粉料;之后熱處理去除殘留的石墨和粘結劑,再將堿溶液加入到粉料中,溶解鋁及鋁的氧化物;過濾得含鋰、鐵等的濾渣,分析濾渣中鐵、鋰、磷的摩爾比,添加鐵源、鋰源和磷源,將鐵、鋰、磷的摩爾比調整為1∶1∶1;加入碳源,球磨后在惰性氣氛中煅燒得到新的磷酸鐵鋰正極材料。
回收利用體系不完善
國家“863”計劃、“973”計劃和“十一五”高技術產業(yè)發(fā)展規(guī)劃均將磷酸鐵鋰電池劃分為重點支持領域,但該電池生產技術要求比較嚴格,導致電池價格較高,僅用于電動摩托車和少量的汽車上。因此,車用動力電池尚未出現(xiàn)大批量報廢的情況,系統(tǒng)專業(yè)的車用動力電池回收利用體系亦尚未建立。現(xiàn)有的回收體系存在一定的問題,而且回收效率低下。
這種問題主要由以下幾方面造成:
(1)可回收量少
大量的廢舊電池分散在國民手中,但是民眾沒有投放的地方,因而隨著生活垃圾一起處理,從而使得從個人中回收的報廢電池幾乎為零,絕大部分回收的是生產企業(yè)生產過程中產生的廢料或者是庫存舊料,回收到的大型動力電池數(shù)量更是少之又少。
(2)回收系統(tǒng)不健全
專門回收電池的系統(tǒng)國內尚未建立,主要是小作坊的粗放式收集。我國是鋰離子電池的生產及消費大國,但由于人口眾多,使得電池人均保有量相對較少。長久以來回收公司對不具有回收價值的單個鋰離子電池并未進行回收。
(3)準入門檻高
企業(yè)欲從事廢舊電池的回收與處理,必須按照《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《危險廢物經驗許可證管理辦法》的規(guī)定申請危險廢物經營許可證,但是能達到大規(guī)?;厥召Y質的企業(yè)并不多,反而是那些規(guī)模小、技術低下的公司數(shù)量眾多,造成電池無法集中收集的難題。
(4)回收成本高
大量的磷酸鐵鋰材料應用于動力或儲能電池正極,需求量遠遠大于普通小型電池,對其進行回收具有很高的社會價值,但回收成本較高,且磷酸鐵鋰電池中不含有貴重金屬,經濟價值較低。
(5)回收意識薄弱
長期以來,我國對于廢舊電池回收利用方面的宣傳教育很少,致使公民缺乏對于廢舊電池污染危害的深入認識,沒有形成自覺回收的意識。