動力鋰離子電池中不含Pb、Cd、Hg等重金屬污染物, 但報廢動力鋰離子電池對環(huán)境仍有一定的危害。單體動力鋰離子電池主要包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液和外殼等。

正極一般采用鋁箔為集流體基材, 鋁箔正反面涂覆著正極電極材料, 正極電極材料由一定比例的正極活性物質(zhì) (LFP、三元材料) 、導(dǎo)電劑 (乙炔黑、碳納米管等) 和粘結(jié)劑 (聚偏二氟乙烯)組成。

負(fù)極一般采用銅箔為集流體基材, 基材正反面涂覆著負(fù)極電極材料, 負(fù)極電極材料由一定比例的活性物質(zhì) (大部分為石墨) 、分散劑 (羧甲基纖維素鈉) 和粘結(jié)劑(丁苯橡膠)組成。

電解液主要包含有機(jī)溶劑 (碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯等) 和電解液溶質(zhì) (LiPF6、LiBF4、LiClO4等) 。

以上動力鋰電池的各部分物質(zhì)都能與環(huán)境中某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生對環(huán)境有危害的污染物,因此, 對報廢的動力鋰電池電池材料進(jìn)行回收處理, 對環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

資源性和經(jīng)濟(jì)性

動力電池從汽車上報廢后, 部分電池具有梯級應(yīng)用價值, 如應(yīng)用在通信電站、電網(wǎng)儲能等領(lǐng)域。梯級應(yīng)用結(jié)束后, 報廢的動力電池具有材料再生價值, 即拆解回收有價金屬材料。動力電池電極材料中含有Li、Ni、Co等有價值的金屬, 通過合理的技術(shù)回收利用, 可實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

電極材料回收技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析

目前, 從電動汽車報廢的動力電池主要有兩種處理方式, 一種是梯級利用, 另一種是拆解回收, 梯級利用是將電池的使用壽命延長, 當(dāng)動力電池的容量降到初始容量的80%時, 不再滿足電動汽車的使用標(biāo)準(zhǔn), 但仍可在其他場合應(yīng)用, 如儲能系統(tǒng)、電動工具等。當(dāng)電池性能進(jìn)一步下降到初始容量的50%以下, 無法繼續(xù)使用, 則對電池進(jìn)行拆解, 回收電極材料。

報廢電池材料拆解回收流程一般包括電池組放電、單體電池破壞性拆解、粉碎、分選以及電極材料回收等過程。電極材料中含有有價金屬, 回收價值較高, 目前關(guān)于電極材料回收的工藝也較多。 現(xiàn)有的電極材料回收技術(shù)主要有干法回收技術(shù)、濕法回收技術(shù)和生物回收技術(shù)。生物回收技術(shù)還處于實驗室階段, 工藝需要的成本較高;干法回收技術(shù)適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。